Dissertação

{pt_PT=Mass Analysis of Carbon Nanotubes Synthesized by Impinging Flames} {} EVALUATED

{pt=Os nanotubos de carbono (CNT) apresentam excelentes propriedades e desde a sua descoberta têm sido alvo de múltiplos estudos. CNT podem ser produzidos através de diferentes métodos, sendo eles em geral bastante dispendiosos e morosos. A síntese por chama apresenta-se como solução, visto que é energeticamente eficiente, escalável, rápida e economicamente viável. Neste relatório, um estudo extensivo de síntese por chama foi efectuado. O principal objectivo centrou-se no aumento da produção de CNT, em termos de massa. Uma chama de pré-mistura do tipo impinging de Propano/Ar foi implementada. A deposição foi estudada em três substratos de aço. Os ensaios foram efectuados com razão de equivalência de 1.6 e número de Reynolds (Re) entre 300 (chama envelope) e 700 (chama túlipa). Para Re = 300, uma chama do tipo envelope foi alcançada, a qual aparenta favorecer o crescimento de CNT. A altura óptima à qual o substrato deverá ser colocado, concluiu-se ser 10 mm acima do bocal de saída do queimador. Foram efectuadas medições de massa e obteve-se maior quantidade de CNT para Re = 300. CNT com diâmetros entre 30 e 70 nm foram observados. O diâmetro expectável diminuiu à medida que o tempo de amostragem aumentava. A temperatura aparentou afectar o tamanho dos CNT e consequentemente os diâmetros observados não eram uniformes ao longo da área de deposição. Por outro lado, a zona onde a deposição ocorre parece estar relacionada com a velocidade do escoamento, tal como foi demonstrado na análise de PIV., en=Carbon Nanotubes (CNT) have great properties and since their discovery have been the focus of multiple researches. CNT can be synthesized by different methods, which are in general very expensive and time consuming. Flame synthesis appears as a solution, since it is energy efficient, scalable, cost-effective and fast. In this report, an extensive study of flame synthesis was carried out. The main objective was to understand how the production of CNT, in terms of mass, could be improved. An impinging premixed flame of Propane/Air with co-flow of Nitrogen was employed. The deposition was studied over three different stainless steel substrates. The experiments were made at an equivalence ratio of 1.6 and a Reynolds number (Re) varied from 300 (envelope flame) to 700 (tulip flame). For Re = 300, envelope flame mode was achieved, which seemed to favor CNT synthesis. The optimum height at which the substrate is placed was concluded to be at 10 mm above the burner outlet. Mass measurements were done and the results showed that at Re = 300, the highest quantity of CNT was accomplished. CNT with diameters comprised between 30-70 nm were observed. As sampling increased, the expected diameter size decreased and smaller CNT became more predominant. Temperature seemed to affect the diameter size of the CNT accomplished and consequently the diameter of the CNT were not uniform over the deposition area. On the other hand, the area where deposition occurs seems to be related to the flow velocity, as demonstrated in the PIV analysis.}
{pt=Nanotubos de carbono, síntese por chama, chama túlipa, chama envelope, crescimento mássico, velocimetria de imagem de partículas., en=Carbon Nanotubes, flame synthesis, tulip flame, envelope flame, mass growth, particle image velocimetry.}

Junho 25, 2019, 17:15

Orientação

ORIENTADOR

Edgar Caetano Fernandes

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Luísa Maria Leal da Silva Marques

Centro de Estudos em Inovação, Tecnologia e Políticas de Desenvolvimento (IN)

Investigador Auxiliar