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Tipo do documento: Tese
Título: Modelagem e aplicação de sensores interdigitados para determinação de aditivos em misturas pseudo binárias de combustíveis
Título(s) alternativo(s): Modeling and application of interdigitated sensors for the determination of additives in pseudo-binary fuel mixtures
Autor: SANTOS NETO, Inocêncio Sanches dos 
Primeiro orientador: BARROS FILHO, Allan Kardec Duailibe
Primeiro coorientador: SINFRÔNIO, Francisco Sávio Mendes
Primeiro membro da banca: BARROS FILHO, Allan Kardec Duailibe
Segundo membro da banca: SINFRÔNIO, Francisco Sávio Mendes
Terceiro membro da banca: CASAS, Vicente Leonardo Paucar
Quarto membro da banca: ALENCAR, Luciana Magalhães Rebelo
Quinto membro da banca: SANTANA, Ewaldo Eder Carvalho
Resumo: Misturas de combustíveis não-conforme podem ser prejudiciais ao meio-ambiente e a saúde humana, além disso, podem causar prejuízos a donos de veículos automotivos. Neste sentido, é necessário o desenvolvimento de metodologias capazes de certificar a qualidade do diesel comercializado no Brasil de modo rápido e preciso. Assim, o desenvolvimento de unidades sensoriais do tipo de eletrodos interdigitados surgem como alternativa para tais demandas. Com o intuito de reduzir custos, eletrodos interdigitados foram simulados utilizando o método de elementos finitos. Após as simulações e definição de melhor geometria os eletrodos interdigitados foram produzidos e utilizados na determinação da qualidade de misturas pseudo binárias de biodiesel/diesel. Para tanto, os eletrodos foram caracterizados quanto estrutura, morfologia e propriedades elétricas. As características estruturais dos eletrodos foram determinadas pela análise dos difratogramas de Raios X no qual, foi observado picos de difrações similares a duas fases distintas na superfície dos eletrodos, sendo: Au0 (condutor) e SiO2 (substrato dielétrico). Em relação a morfologia dos eletrodos obtida por Microscopia Eletrônica de Varredura foi possível verificar algumas irregularidades na superfície e nas bordas dos eletrodos, tal defeitos foram atribuídos ao método de fabricação dos eletrodos interdigitados. A rugosidade dos eletrodos foi avaliada pela Microscopia de Força Atômica e a partir dela podemos constatar que os mesmos possuem uma rugosidade uniforme, possibilitando futuras modificações/funcionalizações de superfície. A profundidade da camada condutora obtida foi de 225,71 nm ± 0,0032 nm. Com relação a caracterização elétrica, foi observado maior sensibilidade quando foi utilizado amplitude de 0,2 V e frequência de 104 Hz. Mediante a análise de circuito equivalente foi possível observar a dependência linear entre a resistência (R2) e a concentração de biodiesel no diesel. Logo, foi proposta uma curva analítica para determinar possíveis não conformidades na mistura pseudo-binária de biodiesel/diesel. No entanto, é necessário ainda avaliar o limite de detecção, limite de quantificação e sensibilidade para maior robustez e confiabilidade dos valores obtidos. Desta forma, o presente trabalho teve por objetivo aplicar eletrodos interdigitados capazes de avaliar variações composicionais em misturas de combustíveis líquidos via medidas de espectroscopia de impedância.
Abstract: Mixtures of non-compliant fuels can be harmful to the environment and human health, in addition, can cause harm to car owners. In this sense, it is necessary to develop methodologies capable of certifying the quality of diesel sold in Brazil quickly and accurately. Thus, the development of sensory units of the type of interdigitated electrodes appears as an alternative to such demands. In order to reduce costs, interdigitated electrodes were simulated using the finite element method. After simulations and definition of better geometry, interdigitated electrodes were produced and used to determine the quality of pseudo-binary mixtures of biodiesel / diesel. Therefore, the electrodes were characterized as to structure, morphology and electrical properties. The structural characteristics of the electrodes were determined by analyzing the X-ray diffractograms, in which diffraction peaks similar to two distinct phases on the electrode surface were observed, being: Au0 (conductor) and SiO2 (dielectric substrate). Regarding the electrode morphology obtained by Scanning Electron Microscopy, it was possible to verify some irregularities in the electrode surface and edges, such defects were attributed to the interdigitated electrode manufacturing method. The roughness of the electrodes was evaluated by Atomic Force Microscopy and from it we can see that they have a uniform texture, allowing for future surface modifications/functionalization. The depth obtained was 225.71 nm ± 0.0032 nm. Regarding electrical characterization, greater sensitivity was observed when amplitude of 0.2 V and frequency of 104 Hz was used. Through the analysis of equivalent circuit, it was possible to observe the linear dependence between the resistance (R2) and the concentration of biodiesel in diesel. Therefore, an analytical curve was proposed to determine possible non-conformities in the pseudo-binary mixture of biodiesel/diesel. However, it is still necessary to evaluate the detection limit, limit of quantification and sensitivity for greater robustness and reliability of the obtained values. Thus, the present work aimed to apply interdigitated electrodes capable of evaluating compositional variations in liquid fuel mixtures via impedance spectroscopy measurements.
Palavras-chave: eletrodos interdigitados;
diesel/biodiesel;
impedância;
interdigitated electrodes;
biodiesel/diesel;
impedance;
Área(s) do CNPq: Circuitos Elétricos, Magnéticos e Eletrônicos
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DA ELETRICIDADE/CCET
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE/CCET
Citação: SANTOS NETO, Inocêncio Sanches dos. Modelagem e aplicação de sensores interdigitados para determinação de aditivos em misturas pseudo binárias de combustíveis. 2020. 83 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Eletricidade/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2020.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/3618
Data de defesa: 30-Jun-2020
Aparece nas coleções:TESE DE DOUTORADO - PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE

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