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- Corrosão de aços inoxidáveis austeníticos em sais fundidos ternários de cálcioPublication . Cunha Diamantino, Teresa; Gomes, A.; Paiva Luís, Teresa; Figueira, Isabel; Pedrosa, Fátima; Nogueira, Carlos; Guerreiro, L.; Collares-Pereira, M.RESUMO: O armazenamento de energia térmica (TES) é um fator chave para melhorar a eficiência e a despachabilidade dos diferentes sistemas energéticos, devido a um melhor ajustamento entre a procura e a oferta de energia, e ao permitir o desenvolvimento e a implementação de energias renováveis. Um exemplo claro é o TES em instalações de concentração de energia solar (CSP), onde o excesso de energia solar durante o período de luz solar é armazenado para ser utilizado durante os períodos em que a energia solar é necessária, mas não está disponível. Os sais fundidos têm sido amplamente utilizados como fluidos de transferência de calor (HTF) e para TES em instalações CSP. Uma das características fundamentais dos sais fundidos no que diz respeito à sua utilização como HTF e TES é a sua compatibilidade com os materiais de construção. Por esta razão, este trabalho apresenta a resistência à corrosão de dois aços inoxidáveis austeníticos AISI 316L e AISI 321H em contacto com sal ternário fundido com cálcio. Ambos os aços inoxidáveis demonstraram ter velocidades de corrosão aceitáveis para as centrais CSP. Entre os aços austeníticos estudados, o AISI 316L apresenta a menor velocidade de corrosão.
- PEM Fuel Cells: materials ageing and degradationPublication . Silva, R. A.; Paiva Luís, Teresa; Rangel, C. M.As fuel cell technology matures and time scale to commercialization decreases, the need for a more comprehensive knowledge of materials ageing mechanisms is essential to attain specified lifetime requirements for applications. In this work, the membrane-electrode assembly (MEA) degradation of an eight cell PEM low power stack was evaluated, during and after fuel cell ageing in extreme testing conditions. The stack degradation analysis comprised observation of catalytic layer, morphology and composition. Cross sections examination of the MEAs revealed thickness variation of catalytic layer and membrane. Other modes of degradation such as cracking,
- Characterisation and performance studies of a LiFePO4 cathode material synthesized by microwave heatingPublication . Plancha, Maria João; Paiva Luís, Teresa; Rangel, C. M.Lithium iron phosphate with incorporated carbon, LiFePO4-C, was synthesized by the microwave-assisted method. X-ray diffraction analyses showed higher crystallization degrees for samples submitted to higher irradiation times. A particle-agglomerated morphology was associated as revealed by scanning electron microscopy. The electrochemical character-istics of a composite cathode containing the synthesized product were evaluated. The two-phase electrochemical process between FePO4 and LiFePO4 was evidenced in the cycling voltammogram profile and its reversibility and stability were demonstrated. An additional redox reversible reaction was revealed and assigned to another phosphate present in the synthesized product. The charge/discharge performance study indicated a good capacity retention after the initial cy-cles where capacity fading was associated to the resistance of a SEI film that forms and grows on the cathode’s surface. Results obtained by electrochemical impedance analysis before and after cell’s cycling are discussed.
- Fuel cell materials degradation in stack configurationPublication . Silva, R. A.; Travassos, Maria Antónia; Paiva Luís, Teresa; Rangel, C. M.
- Avaliação da resistência à exposição atmosférica de madeiras termo-modificadasPublication . Godinho, Delfina; Araújo, Solange; Paiva Luís, Teresa; Ferreira, Cristina; Quilhó, Teresa; Gominho, Jorge; Cunha Diamantino, TeresaRESUMO: Em sentido lato pode-se afirmar que a madeira sofre biocorrosão, o que constitui um fator limitante para a sua aplicação no exterior, caso não haja uma proteção adequada. A termo-modifcação é um dos métodos utilizados para aumentar a durabilidade da madeira. Uma das vantagens deste processo é que não requer qualquer tipo de adição de químicos. A temperatura utilizada no processo induz a alterações químicas dos constituintes da matriz celular que promovem o aumento da durabilidade aos agentes bióticos e abióticos, mas também provoca alterações nas propriedades mecânicas, nomeadamente a diminuição do módulo de elasticidade (MOE) e de rotura (MOR). O presente trabalho teve como objetivo a avaliação da durabilidade da madeira termo-modificada de 3 espécies: o pinheiro-bravo (Pinus pinaster), a principal espécie utilizada pela indústria portuguesa de madeira sólida, a acácia (Acacia melanoxylon) e o freixo (Fraxinus excelsior). Amostras destas madeiras termomodificadas foram depois, expostas durante 2 anos em duas estações de ensaio representativas de dois ambientes diferentes, no Lumiar (ambiente urbano) e em Sines (ambiente marítimo/industrial). A avaliação da resistência da madeira à exposição atmosférica, incluiu a recolha de amostras ao longo de 24 meses de exposição e a análise das superfícies das amostras por espetroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) com acessório de refletância total atenuada (ATR) e por microscopia eletrónica de varrimento (SEM) com um espectrómetro de raios X de energia dispersiva (EDS) associado. Os resultados preliminares indicam um comportamento semelhante para todas as madeiras expostas em ambas as estações. Verificou-se, contudo, que embora se tivesse observado o aparecimento de fendas e de inúmeras partículas na superfície de todas as madeiras, houve uma maior incidência nas expostas em Sines (zona com maiores variações de humidade e temperatura), nomeadamente nas amostras de 9 meses, onde se observaram na superfície cristais de NaCl, devido à proximidade desta estação da orla marítima. Os espetros de FTIR-ATR indicam ter ocorrido diminuição do teor em hemiceluloses e de lenhina na superfície das amostras principalmente nas amostras recolhidas após os 24 meses de exposição, tanto em Sines como no Lumiar.
- Hot Corrosion Behavior of Slurry Sprayed Aluminide Coatings in a Simulated Dynamic Molten Carbonate Environment [Comunicação oral]Publication . Audigié, Pauline; Rodríguez Catela, Sergio; Agüero, Alina; Pedrosa, Fátima; Paiva Luís, Teresa; Cunha Diamantino, TeresaABSTRACT: One of the key challenges associated with the use of molten salts in Concentrated Solar Power (CSP) plants is to reduce or even suppress corrosion phenomena occurring at elevated temperatures. Molten nitrate mixtures are currently seen as the most viable storage medium for Thermal Energy Storage. But the upper temperature limit of the currently used “Solar Salt” is restricted by salt decomposition at ~580ºC. Prieto et al. estimated that increasing the temperature to 650ºC could increase the solar-to-electric conversion up to 18.5%, so alternative salts operating at higher temperature are required. Molten carbonates which are less corrosive and allow an operation up to 800ºC are an appealing breakthrough for future CSP plants.
- Fuel Starvation: irreversible degradation mechanisms in PEM Fuel CellsPublication . Rangel, C. M.; Travassos, Maria Antónia; Fernandes, Vitor; Silva, R. A.; Paiva Luís, TeresaPEM fuel cell operates under very aggressive conditions in both anode and cathode. Failure modes and mechanism in PEM fuel cells include those related to thermal, chemical or mechanical issues that may constrain stability, power and lifetime. In this work, the case of fuel starvation is examined. The anode potential may rise to levels compatible with the oxidization of water. If water is not available, oxidation of the carbon support will accelerate catalyst sintering. Diagnostics methods used for in-situ and ex-situ analysis of PEM fuel cells are selected in order to better categorize irreversible changes of the cell. Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) is found instrumental in the identification of fuel cell flooding conditions and membrane dehydration associated to mass transport limitations / reactant starvation and protonic conductivity decrease, respectively. Furthermore, it indicates that water electrolysis might happen at the anode. Cross sections of the membrane catalyst and gas diffusion layers examined by scanning electron microscopy indicate electrode thickness reduction as a result of reactions taking place during hydrogen starvation. Catalyst particles are found to migrate outwards and located on carbon backings. Membrane degradation in fuel cell environment is analyzed in terms of the mechanism for fluoride release which is considered an early predictor of membrane degradation.
- PEM Fuel Cell performance at sub-zero temperaturesPublication . Rangel, C. M.; Paiva Luís, Teresa; Fernandes, VitorIn this work a study of the performance of a low power fuel cell at sub-freezing temperatures has been undertaken. Knowledge in this area is still scarce. After global characterization of the stack on a wide range of temperatures and relative humidity’s the behaviour at negative temperatures (-5ºC -10ºC, -15ºC) has been established. Furthermore, performance was evaluated after the cell was submitted to cycles from -25ºC to + 25ºC. At the end of 10 cycles only marginal loss in performance was registered, when testing at + 2.5ºC and + 25ºC. On the basis of the obtained results a strategy for start-up and shut-down has been designed in order to be implemented for operation at low temperatures. A failure analysis of the membrane and catalyst layers and GDLs is under way in order to evaluate material degradation
- Influence of the electrolyte on the electrochemical performance of a polyimide material for electrodes in rechargeable batteriesPublication . Furtado, Olívia; Paiva Luís, Teresa; Rangel, C. M.The charge storage on organic polymers has led to increasing application of these new materials such as active electrodes in rechargeable batteries [1, 2]. Taking advantage of the redox properties of aromatic polyimide imide group [3], which allows it to be electrochemically oxidized and reduced reversibly, we will present the advances made on the electrochemical studies carried out with a polyimide derivative electrode material towards the constitution of a new battery. Previous studies by the authors with a poliimide derivative [4]using cyclic voltammetry have shown their significant redox capacity to be applied as an alternative material for energy storage in rechargeable batteries. Furthermore, the use of polyimide is considered safe owing to this type of polymer not being flammable and having an excellent thermal stability and high mechanical strength. Since the polyimide is hydrolyzable, its use can be considered environmentally favorable. Attempts to use composite poliimides through solvent blending methodologies lead to poor dispersion of the polymer in the composite mixture. In situ polymerization techniques were well succeed with added incorporation of carbon fibre with the poliimide precursor. Research is in progress with studies with different electrolytes and polyimide composite in order to ensure an efficient lithium ion exchange and obtain batteries with satisfying energy performance. Advances made will be presented herein.
- Pilhas de combustível e hidrogénio: Kit para fins didácticosPublication . Rangel, C. M.; Silva, R. A.; Paiva Luís, TeresaO cenário energético actual apresenta múltiplas problemáticas que condicionam o nosso futuro próximo. O sistema actual, baseado em combustíveis fósseis, é confrontado com grandes desafios que incluem a identificação de soluções adequadas, em tempo real, à crescente procura de energia e a necessidade de implementação de mais drásticas medidas para a mitigação dos efeitos das alterações climáticas, num quadro em que a segurança no abastecimento associada a instabilidade geopolítica das regiões produtoras impõe uma séria reflexão sobre a dependência e eficiência energéticas a vários níveis. Os investimentos necessários a um novo paradigma passam pela Investigação e Desenvolvimento e a Educação e aprendizagem orientadas, instrumentais na remoção de barreiras técnicas e de aceitação. Neste trabalho, apresenta-se um kit portátil para a divulgação do hidrogénio renovável como combustível em associação com pilhas de combustível, dirigida à população Escolar e Universitária, num pacote que inclui Aula introdutória aos sistemas de energias alternativos com documentação de suporte, demonstração hands-on, que será acompanhado por um Manual de Instruções e problemas a resolver pelos alunos.