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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.97.2018.tde-04122018-143447
Documento
Autor
Nome completo
Isaias de Oliveira
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Lorena, 2018
Orientador
Banca examinadora
Vernilli Junior, Fernando (Presidente)
Mineiro, Sergio Luiz
Duailibi Filho, Jamil
Silva, Jorge Vicente Lopes da
Título em português
Desenvolvimento de suporte catalítico monolítico para fins aeroespaciais empregando a manufatura aditiva
Palavras-chave em português
Alumina revestida com PA12
Manufatura Aditiva
Propulsão
Sinterização Seletiva a Laser
Suporte catalítico monolítico
Resumo em português
No presente trabalho foi desenvolvido um suporte catalítico monolítico para fins aeroespaciais empregando a manufatura aditiva. Para tanto, foi proposta uma geometria que proporcione um escoamento turbulento, permitindo um maior contato entre o reagente e a superfície do catalisador, proporcionando menor perda de carga ao sistema. Esta nova estrutura foi obtida via manufatura aditiva, através da técnica de Sinterização Seletiva a Laser (SLS) indireta. Para utilizar a técnica SLS e material cerâmico, foi necessário desenvolver um revestimento sobre as partículas de alumina para promover a aderência entre as mesmas durante o processo de manufatura aditiva. Em seguida foram definidos, experimentalmente, os parâmetros de aplicação da técnica SLS para o compósito alumina/poliamida. Por fim, foi fabricado, via SLS, o suporte catalítico na forma monolítica. Após a confecção do suporte monolítico, foi desenvolvido um revestimento composto de pseudo-boemita e nitrato de alumínio e aplicado na superfície do monólito, a fim de expandir a área superficial específica do material. Este aumento da área específica favorece a dispersão da fase ativa, composta de óxidos de cobalto e manganês, na superfície do suporte. A caracterização do catalisador monolítico foi realizada a partir das técnicas de Adsorção de Nitrogênio, Análise Termogravimétrica, Microscopia Eletrônica de Varredura e Espectrometria de Emissão Ótica com Fonte de Plasma (ICP-OES). O desempenho do catalisador monolítico na decomposição do H2O2 concentrado foi analisado via teste de gota, monitorado por câmera de alta velocidade. Os bons resultados obtidos nesta reação apontam esta técnica de obtenção de suporte catalítico monolítico através da manufatura aditiva como uma metodologia promissora a ser empregada em sistemas catalíticos com elevada difusão de massa e calor, mas principalmente em sistemas propulsivos a monopropelente.
Título em inglês
Monolithic catalytic support development for aerospace applications employing additive manufacture
Palavras-chave em inglês
Additive manufacture
Alumina coated with PA12
Monolithic catalytic support
Propulsion
Selective Laser Sintering
Resumo em inglês
This work was developed by the additive manufacture monolithic catalytic support to apply aerospace applications. A geometry was proposed to implement a turbulent flow allowing a better contact with catalytic surface and reagent with a low pressure drop in the system. This new structure was obtained by additive manufacture through indirect Selective Laser Sintering (SLS) technique. Firstly, in order to use the SLS for the ceramic material was developed a coating on the alumina particles to promote a melting between them during addictive manufacturing process. Secondly, the printer parameters SLS was configurated into the alumina/polyamide particle. Finally, the monolithic catalytic support was built via SLS. After the monolithic support building, the pseudo-boehmite and aluminum nitrate coating was developed and applied on the monolithic surface to increase the specific superficial area of the material. This increasing of the specific surface area helps the spread of the active phase to made up of cobalt and manganese oxide in the support surface. The characterization of the monolithic catalyst was carried out using the nitrogen adsorption technique, thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy and inductive coupled plasma with optical emission spectrometry. The monolithic catalytic performance in the H2O2 concentrated decomposition was analyzed via drop test monitored by the high-speed camera. The good results of this reaction and such a technique of monolithic catalytic support obtainment through the additive manufacture show that a promising methodology can be used in the catalytic system with high diffusion of mass and heat but mainly, in monopropellant propulsive system.
 
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EMT18003_C.pdf (5.99 Mbytes)
Data de Publicação
2018-12-04
 
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