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domingo, 8 de junho de 2014

Fuel Cell Powerplant Engineering Advances in Science and Technology in the USSR N Lidorenko, G Muchnik Mir Publishers, Moscow, 1988


Fuel Cell Powerplant Engineering Advances in Science and Technology in the USSR 

N Lidorenko, G Muchnik 

Mir Publishers, Moscow, 
1988


celulas de combustível ; Ciência dos materiais ; 

A s células de combustível são dispositivos que convertem parte da energia química liberada pela reação eletroquímica entre um combustível e um oxidante diretamente em energia elétrica. 

Esses dispositivos apresentam inúmeras vantagens em relação à tecnologia convencional  A idéia das células de combustível vem de longa data, sendo que um gerador desse tipo foi concebido em 1801, na Inglaterra. 

Nessa ocasião , foi construída, para gerar eletricidade, uma célula (pilha ) de zinco e oxigênio que gera zincato de sódio. Somente no século X X foram dados alguns passos significativos no estudo e desenvolvimento dessas células. 

Em 1839 , William Grove observou que , quando o hidrogênio e o oxigênio eram fornecidos separadamente a dois eletrodos de platina imersos em solução de ácido sulfúrico, uma corrente elétrica era produzida em um circuito externo conectado aos eletrodos. Siegl foi o primeiro a produzir eletrodos com platina dispersa sobre partículas de carbono, e com essa experiência surgiram os eletrodos de difusão de gás, que são utilizados até hoje no desenvolvimento das células de combustível .

Eletrólitos fundidos foram utilizados pela primeira vez nesses dispositivos no século XIX . Ostwald teve a idéia de substituir motores térmicos por células eletroquímicas, nas quais se oxidaria o carbono a C0 2 e se reduziria o oxigênio. 

No início do século passado , Nernst registrou um a patente para a construção de uma célula com eletrólito sólido. Em conseqüência do grande sucesso dos geradores eletromecânicos , diminuíram os investimentos em pesquisas relativas a células de combustível, até a Segunda Guerra Mundial, quando se procurou desenvolver fontes de energia para a tecnologia de satélites. 

Davtyan publicou artigo sobre células de eletrólito sólido para alta temperatura , descrevendo pesquisas em que foi utilizado carbonato fundido e células de eletrólito alcalino de alta e baixa temperaturas. 

Os estudo ssobre células de combustível continuaram, porém , em nível científico, com contribuições de Nernst , Haber , Bauer e outros. 

Enquanto a maioria dos trabalhos considerava a utilização do carvão com o combustível , Bauer , em 1933 , propôs a utilização do gás hidrogênio e gás oxigênio em uma célula que opera em meio alcalino . 

Nessa época , Francis T . Bacon , engenheiro inglês , interessou-se pelo assunto e resolveu executar um projeto que levasse as células de combustível a alguma utilizaçã o prática. 

Seu trabalho começou a obter sucesso na década de 50, com o desenvolvimento dos eletrodos porosos de níquel , que proporcionavam bom rendimento às células alcalinas de alta pressão. 

Kordesch e Marko , nessa época , desenvolveram na Universidade de Viena (Áustria ) estudos semelhantes com eletrodos porosos de carbono e confirmaram a previsão de Bauer , viabilizando a operaçã o das células alcalinas de baixa temperatura e pressão. 

Enquanto isso, na Holanda , G . H . Broens , baseando-se no trabalho do russo O . K . Davtyan , lançou as bases para o desenvolvimento de células de alta temperatura , usando carbonatos fundidos com o eletrólito. As décadas de 50 e 60 foram aquelas em que se observaram melhores condições para o desenvolvimento de novas tecnologias, à vista dos programas espaciais dos países desenvolvidos . Com isso , os estudos das células de combustível foram especialmente beneficiados . 

Essa fase da tecnologia propiciou a primeira utilização prática destes conversores de energia , em naves espaciais, com uma célula de combustível construída a partir do modelo desenvolvido por Bacon. Essa célula foi responsável pela geração de toda a energia elétrica das naves do projeto Apollo. 

Essas foram as primeiras demonstrações dos princípios de funcionamento das células de combustível, que até 1930 ainda eram consideradas como mera curiosidade de laboratório. 

Na década de 70 , um impulso maior foi dado em decorrência do agravamento do problema energético mundial , em particular da crise do petróleo . Essa crise mobilizou a comunidade internacional , preocupada com os níveis alarmantes de poluição ambiental, que trouxeram à tona a necessidade de conversão eletroquímica da energia. Com isso, as células de combustível, que tinham tido excelente desempenho nas missões espaciais, mas cujo alto custo desestimulava qualquer tentativ de aplicação terrestre, começaram a ser estudadas e vistas como um sistema viável para aplicações em larga escala, por suas vantagens e características. 

Para minimizar o problema do custo dessas células, têm sido levados em conta outros enfoques tecnológicos, bem com o estudos de novos materiais. 

Nos EUA , órgãos como a NASA , o Exército , a Força Aérea e a Marinha investiram muito em estudos e desenvolvimento de projetos para a defesa do país ao longo dos ano da chamada Guerra Fria.  Nesses projetos foi priorizada a Engenharia e Ciência de Materiais. 

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N.V. Korovin Elektrokhimicheskaya Energetika [Electrochemical Energy]. — M.: Energoatomizdat, 1991. — P. 264.  N.S. Lidorenko, G.F. Muchnik Elektrokhimicheskie Generatory [Electrochemical Generators]. — M.:Energoizdat, 1982. — P. 430.  M.C. Williams U.S. solid oxide fuel cell powerplant and commercialization // Proceedings of the Fifth International Symposium on SOLID OXIDE FUEL CELLS (SOFC–V). The Electrochemical Society, Inc., 10 South Main Street, Pennington, New Jersey 08534–2896. — USA — Р. 3—11.  H. Sasaki and K. Takasu Status of SOFC development in Japan // Proceedings of the Fifth International Symposium on SOLID OXIDE FUEL CELLS (SOFC–V). The Electrochemical Society, Inc., 10 South Main Street, Pennington. — New Jersey 08534–2896. — USA — Р. 12—19.  E. Ponthieu SOFC support programmes by the European Commision // Proceedings of the Fifth International Symposium on SOLID OXIDE FUEL CELLS (SOFC–V). The Electrochemical Society, Inc., 10 South Main Street, Pennington, New Jersey 08534–2896. — USA. — Р. 20—25.  M.V. Perfiliev, A.K. Demin, B.L. Kuzin, A.S. Lipilin. Vysokotemperaturnyi Elektroliz Gazov [High-Temperature Gas Electrolysis]. — M.: Nauka, 1988. — P. 232.  L.I. Anatuchuk Termoelementy i Termoelektricheskie Ustroistva [Fuel Cells and Thermoelectric Devices]. — Kiev: Naukova Dumka, 1979. — P. 768.  O.I. Zhigalin, P.D. Lupachev Umen’shenie Toksichnosti Avtomobil’nych Dvigatelei [Reducing Automobile Engine Toxicity]. — М.: Transport, 1986. — P. 366.  V.I. Idelchik Elektricheskie Sistemy i Seti [Electric Systems and Networks]. — М.: Energoatomizdat, 1989. — P. 592.  V.P. Shvedov, V.M. Sedov, I.L. Rybalchenko, I.N. Vlasov Jadernaja Tekhnologia [Nuclear Technology]. — М.: Atomizdat, 1979. — P. 336.

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