Navegação por assunto "proton exchange membrane fuel cells"

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  • IPEN-DOC 15346

    BONIFACIO, RAFAEL N. . Desenvolvimento de processo de produção de conjuntos eletrodo-membrana-eletrodo para células a combustível baseadas no uso de membrana polimérica condutora de protons (PEMFC) por impressão a tela / Development of a membrane electrode assembly production process for proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) by sieve printing . 2010. Dissertacao (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, Sao Paulo. 143 p. Orientador: Denise Alves Fungaro. DOI: 10.11606/D.85.2010.tde-29082011-151940

    Abstract: Energia é um recurso que historicamente apresenta tendência de crescimento de demanda. Projeções indicam que, para suprir as necessidades energéticas do futuro, será necessário um uso massivo do hidrogênio como combustível. O uso de sistemas de célula a combustível baseada no uso de membrana polimérica condutora de prótons (PEMFC) tem características que permitem sua aplicação para geração de energia elétrica em aplicações estacionárias, automotivas e portáteis. O uso de hidrogênio como combustível para PEMFC apresenta a vantagem de resultar em baixa emissão de poluentes quando comparado às dos combustíveis fósseis. Para que ocorram as reações em uma PEMFC é necessária a construção de conjuntos eletrodo-membrana-eletrodo (MEA), sendo o processo de produção de MEAs e os materiais utilizados, relevantes no custo final do kW instalado para geração de energia por sistemas de célula a combustível, o que é, atualmente, uma barreira tecnológica e financeira para a aplicação em grande escala desta tecnologia. Nesse trabalho foi desenvolvido um processo de produção de MEAs por impressão a tela que apresenta alta reprodutibilidade, rapidez e baixo custo. Foram desenvolvidos o processo de impressão a tela e a composição de uma tinta precursora da camada catalisadora (TPCC), que permitem o preparo de eletrodos para confecção de MEAs com a aplicação da massa exata de eletrocatalisador adequada para cátodos 0,6 miligramas de platina por centímetro quadrados (mgPt.cm-2) e ânodos 0,4 mgPt.cm-2 em apenas uma aplicação por eletrodo. A TPCC foi desenvolvida, produzida, aplicada e caracterizada, apresentando características semelhantes a de tintas de impressão a tela para outras aplicações. Os MEAs produzidos apresentaram desempenho de até 712 mA.cm-2 a 600 mV para MEAs de 25 cm2 e o custo para produção de MEAs de 247,86 cm2 capazes de gerar 1 kW de energia foi estimado em R$ 13.939,45, considerando custo de equipamentos, materiais e mão de obra.

    Palavras-Chave: proton exchange membrane fuel cells; electrodes; membranes; catalysts; hot pressing; polarization

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  • IPEN-DOC 17219

    BONIFACIO, RAFAEL N.; LINARDI, MARCELO ; CUENCA, RICARDO. Desenvolvimento de processo de produção de conjuntos eletrodo-membrana-eletrodo para células a combustível baseadas no uso de membrana polimérica condutora de prótons (PEMFC) por impressão a tela. Quimica Nova, v. 34, n. 1, p. 96-100, 2011.

    Palavras-Chave: proton exchange membrane fuel cells; electrodes; membranes; catalysts; hot pressing; gases; diffusion; layers

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  • IPEN-DOC 19693

    DOUBEK, GUSTAVO . Desenvolvimento de sistemas catalíticos não suportados para células a combustível de membrana polimérica de temperatura elevada de operação / Development of unsupported catalytic systems for high temperature polymeric fuel cell applications . 2013. Tese (Doutoramento) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 104 p. Orientador: Marcelo Linardi. DOI: 10.11606/T.85.2013.tde-28112013-143424

    Abstract: Células a combustível de membrana polimérica têm cada vez mais se destacado como meio na obtenção de energia, pela sua alta eficiência e potencial para fazê-la de modo sustentável. Entretanto muitos ainda são os desafios para consolidá-la comercialmente. Dentre eles, a aglomeração e a perda de área ativa em catalisadores suportados em carbono recebem um destaque especial, principalmente em células PEM de temperatura elevada de operação. Eletrocatalisadores não suportados, baseados em nanoarquiteturas de geometria controlada, têm se tornado uma tendência em diversas frentes de pesquisa. Tal fato se deve à alta eficiência e estabilidade atingidas por sistemas nanométricos organizados, além da possibilidade em se criar superfícies funcionais adaptadas a reações específicas. O trabalho de pesquisa buscou o desenvolvimento de sistemas catalíticos não suportados, de alta área superficial, como alternativa a eletrocatalisadores nanoparticulados suportados em carbono, a fim de se reduzir a perda sobre a área ativa quando submetidos às condições de operação em células a combustível. O trabalho explorou dois conceitos, a confecção de nanotubos de platina e a confecção de nanofios nanoporosos à base de platina vítrea. Para este desenvolvimento foram estudados e caracterizados os efeitos da dissolução seletiva, em escala nanométrica, acoplados à conformabilidade de metais amorfos e à utilização da troca galvânica como ferramenta de síntese de superfícies. Tais estudos foram utilizados como base para o projeto de sistemas catalíticos não suportados. Os materiais propostos foram avaliados quanto a sua atividade e estabilidade frente a reações comuns em células a combustível. Tais sistemas demonstraram uma alta estabilidade em relação à sua área ativa, em ensaios de durabilidade, assim como uma alta utilização do metal nobre, tornando-os promissores para a tecnologia de células a combustível.

    Palavras-Chave: proton exchange membrane fuel cells; high-temperature fuel cells; membranes; nanostructures; surface treatments; electrochemical corrosion; polymers; synthesis; platinum alloys; catalysts; geometry; mass spectroscopy; plasma; x-ray diffraction; x-ray emission analysis; scanning electron microscopy

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  • IPEN-DOC 18815

    FERNANDES, VALERIA C.; CUNHA, EDGAR F. da ; BONIFACIO, RAFAEL N.; DRESCH, MAURO A.; DOUBEK, GUSTAVO; SANTIAGO, ELISABETE I. ; LINARDI, MARCELO . Desenvolvimento de tecnologia para confecção de eletrodos e conjuntos eletrodo-membrana-eletrodo (MEA) por impressão à tela para aplicação em modulos de potência de células PEMFC / Development of technology for producing electrodes and membrane electrode assembles (MEAs) by sieve printing method for use in high power PEMFC stacks. Quimica Nova, v. 35, n. 4, p. 775-779, 2012. DOI: 10.1590/S0100-40422012000400023

    Palavras-Chave: proton exchange membrane fuel cells; gaseous diffusion; layers; electrodes; membranes; fuel cells

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  • IPEN-DOC 09456

    BALDO, WILIANS R. . Desenvolvimento de um metodo de preparacao de conjuntos eletrodo - membrana - eletrodo para celulas a combustivel a membrana trocadora de protons (PEMFC). 2003. Dissertacao (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP, Sao Paulo. 71 p. Orientador: Isolda Costa.

    Palavras-Chave: fuel cells; proton exchange membrane fuel cells; electrodes; gaseous diffusion; membranes; fabrication; electrocatalysts

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  • IPEN-DOC 13885

    ROBALINHO, ERIC . Desenvolvimento de um modelo numerico computacional aplicado a uma celula a combustivel unitaria de 144 CMsup(2) tipo PEM / Development of a computational model applied to a unitary 144 cm2 proton exchange membrane fuel cell . 2009. Tese (Doutoramento) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, Sao Paulo. 168 p. Orientador: Marcelo Linardi. DOI: 10.11606/T.85.2009.tde-21082009-144637

    Abstract: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo numérico computacional e respectiva metodologia para estudo e projeto de células a combustível a membrana polimérica trocadora de prótons PEM. Para a validação dos resultados experimentais, descreveu-se uma seqüência de rotinas de programação, adequadas ao ajuste dos dados obtidos em laboratório. Com relação à implementação computacional criou-se uma estratégia inovadora de acoplamento com dois modelos tridimensionais, de forma a satisfazer as exigências do modelo completo de célula a combustível, comportando suas diversas geometrias e materiais, assim como os diversos processos físicoquímicos simulados. Com a finalidade de avaliação eficaz da analogia da célula real com o modelo numérico, foram realizados estudos numéricos, comparações com valores obtidos na literatura, caracterização de variáveis por meio de experimentos laboratoriais e estimativas com base em modelos já estudados na literatura. Para a parte experimental, um protótipo de célula a combustível unitária de 144 cm2 de área geométrica foi projetado, produzido e operado em bancada com a finalidade de validação do modelo numérico computacional proposto, apresentando resultados positivos. Os resultados das simulações para as geometrias 2D e 3D propostas são apresentados em forma de curvas de polarização, destacando o modelo de camada catalítica baseado na geometria de aglomerados. Estudos paramétricos e de sensibilidade são apresentados como ilustração da variação do desempenho da célula a combustível estudada. O modelo final é robusto e útil como ferramenta de projeto e otimização de células tipo PEM em uma ampla faixa de condições de operação.

    Palavras-Chave: fuel cells; proton exchange membrane fuel cells; membranes; numerical analysis; computerized simulation; experimental data; navier-stokes equations; fluid mechanics

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  • IPEN-DOC 09285

    TORRES, W.M. ; MAPRELIAN, E. ; MACEDO, L.A. ; BAPTISTA FILHO, B.D. . Desenvolvimento dos sistemas para um modulo PEM de 1kW eletrico. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIENCIAS TERMICAS, 9., 15-18 out, 2002, Caxambu, MG. Proceedings... 2002.

    Palavras-Chave: fuel cells; proton exchange membrane fuel cells; power generation; performance

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  • IPEN-DOC 21958

    SILVA, ADENILSON A. ; SPINACE, ESTEVAM V. . Desenvolvimento e construção de um sistema para avaliação de catalisadores para a reforma a vapor do etanol visando à produção de hidrogênio. In: PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA, 20.; PROGRAMA DE BOLSAS E INICIAÇÃO CIENTÍFICA CNEN, 11.; PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO E INOVAÇÃO, 4., 22-23 de outubro, 2014, São Paulo, SP. Resumo expandido... 2014. p. 88-89.

    Palavras-Chave: evaluation; catalysts; ethanol; hydrogen; proton exchange membrane fuel cells; equipment

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  • IPEN-DOC 21447

    SILVA, ADENILSON A. ; SPINACE, ESTEVAM V. . Desenvolvimento e construção de um sistema para avaliação de catalisadores para a reforma a vapor do etanol visando à produção de hidrogênio. In: PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA, 21.; PROGRAMA DE BOLSAS E INICIAÇÃO CIENTÍFICA CNEN, 12.; PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO E INOVAÇÃO, 5., 1-2 de outubro, 2015, São Paulo, SP. Resumo expandido... 2015. p. 125-126.

    Palavras-Chave: pollutants; emission; air pollution; technology assessment; catalystic combustors; hydrogen fuels; alternative fuels; ethanol fuels; vapors; renewable energy sources; proton exchange membrane fuel cells; energy efficiency

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  • IPEN-DOC 22956

    SILVA, ADENILSON A. ; SPINACE, ESTEVAM V. . Desenvolvimento e construção de um sistema para avalição de catalisadores para a reforma a vapor do etanol visando à produção de hidrogênio. In: PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA; SEMINARIO ANUAL PIBIC, 22.; SEMINARIO ANUAL PROBIC, 13.; SEMINARIO ANUAL PIBITI, 6., 07-08 de dezembro, 2016, São Paulo, SP. Resumo expandido... São Paulo, SP: IPEN, 2016. p. 139-140.

    Palavras-Chave: proton exchange membrane fuel cells; hydrogen fuels; catalysts; ethanol; process heat

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  • IPEN-DOC 18173

    SENNA, ROQUE M. de . Desenvolvimento e demonstração de funcionamento de um sistema híbrido de geração de energia elétrica, com tecnologia nacional, composto por módulo de células a combustível tipo PEMFC e acumulador chumbo ácido / Hybrid system development and operation for an electric power generation with the brazilian technology composed of a PEMFC fuel cell stack and lead acid battery . 2012. Tese (Doutoramento) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 91 p. Orientador: Marcelo Linardi. DOI: 10.11606/T.85.2012.tde-24102012-083711

    Abstract: Este trabalho apresenta a contribuição obtida no desenvolvimento de um Gerador de Eletricidade Híbrido (HYBRIDGEN), com tecnologia nacional, focado nos sistemas de terceira geração de energia elétrica híbrido, composto por um módulo de células a combustível tipo PEMFC, associado a um acumulador chumbo ácido. Mostra-se também a sua capacidade de operar em modo contínuo, carga com demanda variável e fator de carga inferior a 50%. Foram abordados quatro temas principais. O primeiro refere-se a um estudo para a melhoria da eficácia na conversão de energia em corrente contínua (cc), ao regular o potencial de saída do conversor cc-cc. A energia é proveniente do módulo de célula a combustível de 1 kWe, equipado com sistema térmico de refrigeração e sistema de alimentação de gases, aqui denominados MCC1. Para tal, foi construído o modelo matemático do sistema conversor de corrente contínua (sistema conversor cc-cc), com solução suportada em equações diferenciais algébricas, ensaios no MCC1, bem como em simulação computacional no programa MATLAB7®. O segundo tema refere-se ao desenvolvimento do projeto e montagem do protótipo do HYBRIDGEN devido à inexistência no mercado brasileiro de um equipamento com as características necessárias tanto para a pesquisa, quanto para uso comercial. Desenvolveu-se uma placa controladora para o acumulador (PCC), os esquemas elétricos, os barramentos e o sistema de relés. Também foi utilizado o MCC1 em desenvolvimento pelo IPEN e ELECTROCELL® com tecnologia 100% nacional. O HYBRIDGEN foi instalado em um sistema móvel. O terceiro tema refere-se à análise de estabilidade do modelo matemático do sistema conversor cc-cc. Utilizou-se de quatro testes de estabilidade, sendo: 1 - pela Resposta em Frequência ao utilizar o Teorema do Mapeamento, de Nyquist; 2 - Lugar das Raízes, de Nyquist; 3 - função de teste Degrau, em pontos de operação e, 4 - função de teste Impulso, em pontos de operação. Por fim, apresentaram-se os resultados dos ensaios de potencial e corrente de uma célula a combustível unitária de 25 cm2, do MCC1, e do HYBRIDGEN. No desenvolvimento dos primeiros testes o MCC1 atingiu 704,55 We, (potência considerada condição predominante de operação). A seguir, demonstrou-se a capacidade do HYBRIDGEN para simultaneamente: alimentar cargas em corrente contínua; carregar o acumulador de 45 Ah; alimentar o inversor de 2 kWe e o autotransformador, para fornecer energia a equipamentos em 12Vcc, 127 Vac e 220Vac, 60 Hz, todos num total de 819,52 We. Esses resultados foram obtidos mesmo com limitações na refrigeração ventilada do MCC1, observadas no decorrer dos testes. Assim, o HYBRIDGEN se mostrou viável tecnicamente, e com grande potencial de uso.

    Palavras-Chave: power generation; electric power; hybrid systems; proton exchange membrane fuel cells; hydrogen; stacks; electric batteries; lead; lead-acid batteries; appropriate technology; brazil

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  • IPEN-DOC 25648

    SENNA, ROQUE M. de; SANTOS, THAIS; SENNA, HENRIQUE; LINARDI, MARCELO . Determinação experimental da curva de polarização de uma célula a combustível tipo PEM. In: VOIGT, CARMEN L. (Org.). Impactos das tecnologias na engenharia química 3. Ponta Grossa, PR: Atena, 2019. p. 178-186, v. 3, cap. 22. DOI: 10.22533/at.ed.31919010422

    Observação: e-book

    Abstract: A geração de energia elétrica se apresenta como um grande desafio para a humanidade, devido ao seu enorme potencial poluidor, notadamente quando advinda de combustíveis fósseis. No mundo, em 2013, como mostrado no BEN 2016, apenas 13,5% da matriz energética compunha-se de combustíveis renováveis, sendo no Brasil 41,2%. Baseado nessas estatísticas pode-se afirmar que a produção de energia no Brasil ainda é predominante de combustíveis fósseis. Uma das alternativas que merece destaque especial é a tecnologia de células a combustível (CAC), pois são dispositivos sustentáveis e não poluentes que oxidam eletroquimicamente o combustível, em geral hidrogênio, gerando energia elétrica e calor. Pretende-se com esse trabalho, mostrar os procedimentos para ensaiar uma CAC unitária, de eletrólito sólido ETEK_HP, composto por uma membrana de náfion (PTFE), de espessura de 115 μm, sendo o eletrodo constituído por catalisador de platina, com carga de 0,4mg/cm² no ânodo, e 0,6mg/cm² no cátodo, suportados em carbono. O ponto ótimo de operação da CAC pela eficiência do MEA foi em 433 mV@1120 mA, de característica linear, e não está sujeito, significativamente, aos fenômenos de ativação e transferência de massa. Nota-se que entre 365 mV e 558 mV, a densidade foi acima de 0,45 W/cm², e consequentemente a potência da CAC acima de 11 W. O consumo de oxigênio e hidrogênio foi mais eficiente acima de 800 mV.

    Palavras-Chave: proton exchange membrane fuel cells; fuel cells; polarization; electrochemical cells

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  • IPEN-DOC 19038

    CARMO, MARCELO; DOUBEK, GUSTAVO; SEKOL, RYAN C.; LINARDI, MARCELO ; TAYLOR, ANDRE D.. Development and electrochemical studies of membrane electrode assemblies for polymer electrode alkaline fuel cells using FAA membrane and ionomer. Journal of Power Sources, v. 230, p. 169-175, 2013.

    Palavras-Chave: alkaline electrolyte fuel cells; proton exchange membrane fuel cells; ammonium hydroxides; solid electrolytes

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  • IPEN-DOC 18239

    NANDENHA, J.; ISIDORO, R.A.; DRESCH, M.A.; FERNANDES, V.C.; ARICO, E.M.; SANTIAGO, E.I. ; ROTHENBERG, G.; OLIVEIRA, W.S. ; LINARDI, M. . Development of new system of nano-disperse Pt-(2%Pt-Cesub(0.9)Wsub(0.1)Osub(2))/C electrocatalysts tolerant to carbon monoxide (CO) for PEMFC anodes. ECS Transactions, v. 43, n. 1, p. 185-189, 2012.

    Palavras-Chave: electrocatalysts; platinum; cerium; tungsten; cobalt; proton exchange membrane fuel cells; electrochemistry; x-ray spectroscopy; transmission electron microscopy; scanning electron microscopy; x-ray diffraction

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  • IPEN-DOC 17890

    GOMES, THIAGO B.; OLIVEIRA NETO, ALMIR ; FORBICINI, CHRISTINA A.L.G. de O. . Efeito catalítico do CeO sobre a Pt na reação de reação de redução do oxigênio para aplicação em celulas a combustível tipo PEM. In: CONGRESSO DA SOCIEDADE IBERO-AMERICANA DE ELETROQUIMICA, 20., 25-30 de março, 2012, Fortaleza, CE. Resumo... 2012.

    Palavras-Chave: cerium oxides; catalysts; platinum; reduction; oxygen; fuel cells; proton exchange membrane fuel cells

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  • IPEN-DOC 20125

    SILVA, J.C.M. ; SOUZA, R.F.B. de ; BUZZO, G.S.; SPINACE, E.V. ; OLIVEIRA NETO, A. ; ASSUMPCAO, M.H.M.T.. Effect of the TiOsub(2) content as support with carbon toward methanol electro-oxidation in alkaline media using platinum nanoparticles as electrocatalysts. Ionics, v. 20, n. 8, p. 1137-1144, 2014.

    Palavras-Chave: nanostructures; particles; electrocatalysts; titanium oxides; platinum; carbon; borohydrides; methanol; oxidation; alkalinity; x-ray diffraction; transmission electron microscopy; proton exchange membrane fuel cells

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  • IPEN-DOC 10239

    FREY, T.H.; LINARDI, M. . Effects of membrane electrode assembly preparation on the polymer electrolyte membrane fuel cell performance. Electrochimica Acta, v. 50, n. 1, p. 99-105, 2004.

    Palavras-Chave: fuel cells; electrodes; proton exchange membrane fuel cells

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  • IPEN-DOC 09581

    SPINACE, E.V. ; OLIVEIRA NETO, A. ; LINARDI, M. . Electro-oxidation of ethanol on PtRu/C electrocatalysts prepared from (eta-Csub(2)Hsub(4))(Cl)Pt(muCl)sub(2)Ru(Cl)(etasup(3),etasup(3)-Csub(10)Hsub(16)). Journal of Power Sources, v. 124, n. 2, p. 426-431, 2003.

    Palavras-Chave: electrocatalysts; platinum; ruthenium; platinum complexes; ruthenium complexes; heat treatments; ethanol; oxidation; performance; particle size; proton exchange membrane fuel cells; fuel cells

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  • IPEN-DOC 09169

    OLIVEIRA NETO, A. ; FRANCO, E.G.; ARICO, E.M.; LINARDI, M. ; GONZALEZ, E.R.. Electro-oxidation of methanol and ethanol on Pt-Ru/C and Pt-Ru-Mo/C electrocatalysts prepared by Boennemann's method. Journal of the European Ceramic Society, v. 23, n. 15, p. 2987-2992, 2003.

    Palavras-Chave: fuel cells; electrocatalysts; platinum; ruthenium; molybdenum; carbon; colloids; catalysis; methanol; ethanol; oxidation; voltametry; proton exchange membrane fuel cells; electrochemistry

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  • IPEN-DOC 09170

    OLIVEIRA NETO, A. ; FRANCO, E.G.; ARICO, E.M.; LINARDI, M. ; GONZALEZ, E.R.. Electro-oxidation of methanol and ethanol on Pt-Ru/C and Pt-Ru-Mo/C electrocatalysts prepared by Boennemann's method. In: TOMSIA, A. (Ed.); TORRECILLAS, R. (Ed.); MOYA, J.S. (Ed.) INTERNATIONAL WORKSHOP ON INTERFACES: CERAMIC AND METAL INTERFACES - CONTROL AT THE ATOMIC LEVEL, June 23-27, 2002, Oviedo, Spain. Proceedings... 2002. p. 2987-2992.

    Palavras-Chave: fuel cells; electrocatalysts; platinum; ruthenium; molybdenum; carbon; colloids; catalysis; methanol; ethanol; oxidation; voltametry; proton exchange membrane fuel cells; electrochemistry

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Autor: Maprelian

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A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.

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