Energia

A observação da assinatura nanoRaman de uma amostra enquanto ela passa por modificações induzidas eletroquimicamente pode revelar o aparecimento local de espécies transitórias e possibilitar o estudo de sua cinética de formação.

Com a crescente demanda por baterias de íon-lítio, diversos compostos têm sido investigados como materiais catódicos. Exemplos típicos incluem cobaltita de lítio e manganato de lítio, sendo o grau de deficiência de oxigênio um fator importante na avaliação das propriedades do material. Isso ocorre porque a deficiência de oxigênio influencia significativamente o desempenho da bateria.

As pilhas alcalinas possuem características únicas em comparação com as pilhas de zinco-carbono, incluindo alta densidade de energia, ampla faixa de temperatura de operação, alta capacidade de corrente e um design à prova de vazamentos. Elas também são utilizadas para uma ampla gama de aplicações. A pilha alcalina é geralmente composta por um eletrodo positivo constituído por uma mistura de óxido de manganês e grafite, um eletrodo negativo de zinco e uma solução eletrolítica de hidróxido de potássio.

O fraturamento hidráulico é uma técnica na qual líquidos e um agente de sustentação são injetados em uma cavidade perfurada. A alta pressão fratura a rocha, liberando petróleo e gás natural. Os agentes de sustentação mantêm a rocha permeável, permitindo o fluxo desses materiais para coleta e processamento. Um agente de sustentação comum é a areia, que é cuidadosamente coletada e processada para garantir pureza, formato e tamanho adequados. O Analysette 28 é um analisador de imagens dinâmico que captura imagens para medir o tamanho e o formato das partículas.

Com a medição de fluorescência de raios X em linha, é possível determinar com precisão a espessura do material ou a carga de elementos em tempo real durante a produção, eliminando a necessidade de remover os produtos para análises laboratoriais demoradas.

A importância da granulometria para usinas de energia reside na sua capacidade de atender às regulamentações ambientais, controlando simultaneamente os investimentos de capital e os custos operacionais. Esta página de aplicação demonstrará como o investimento em análises granulométricas auxilia no controle dos custos operacionais e na melhoria das margens de lucro das usinas de energia.

A espectroscopia Raman, combinada com a microscopia de força atômica (AFM), permite uma caracterização precisa em nanoescala das camadas que compõem as células solares de película fina, bem como a contaminação cruzada que ocorre em suas interfaces.

As refinarias são equipadas com unidades dessulfurização para remover o enxofre do petróleo. As alterações no teor de carbono e enxofre nos catalisadores antes e depois do uso são muito importantes para determinar a eficiência e o desempenho do catalisador desenvolvido. Portanto, uma análise quantitativa confiável de carbono e enxofre é fundamental.

Do ponto de vista da segurança energética e da redução das emissões de CO2, o uso da energia nuclear está atraindo a atenção mundial. Uma declaração conjunta foi divulgada por 25 países, estabelecendo uma política de cooperação para alcançar a ambiciosa meta de triplicar a capacidade mundial de geração de energia nuclear até 2050, em comparação com os níveis de 2020. A segurança do combustível nuclear, bem como a melhoria do seu desempenho, são extremamente importantes, e o teor de oxigênio, nitrogênio e carbono deve ser rigorosamente controlado no desempenho do material nuclear.

Um brinquedo de plástico é analisado para verificar a presença de chumbo em seus diversos componentes. A análise pontual mostra que as concentrações desse elemento nocivo podem chegar a 0,3%. A imagem por fluorescência de raios X (XRF) permite caracterizar rapidamente sua distribuição por todo o brinquedo.

O espectrômetro de fluorescência Fluorolog-QM com esfera integradora é uma excelente escolha para medições de rendimento quântico de fotoluminescência (PLQY) no infravermelho próximo (NIR). A esfera integradora (K-Sphere) é muito prática e fácil de usar, pois acopla-se diretamente à óptica do compartimento de amostras e permite o uso de fontes de luz externas, como lasers DPSS, que podem ser conectados à parte frontal do compartimento. A esfera possui suportes para cubetas, lâminas e pós, que podem ser facilmente trocados. Os resultados demonstram excelente reprodutibilidade e precisão para medições de PLQY no NIR, abrangendo quase duas ordens de magnitude. Com base em múltiplas medições, os desvios padrão de PLQY demonstrados variam de 1,3% para valores de rendimento quântico (QY) altos (77%) a 6,4% para valores de QY abaixo de 1%.

Conhecer a distribuição do tamanho das partículas da tinta catalítica antes da aplicação do revestimento pode prever o desempenho da bateria, evitar a ocorrência de falhas nos eletrodos e, por fim, permitir a redução do tempo de fabricação da célula a combustível.

Os novos espectrofluorímetros Fluorolog-QM, devido à sua modularidade, software avançado e interface universal, são a escolha ideal para o estudo de múltiplos aspectos da conversão ascendente. Esta nota técnica ilustra o uso do Fluorolog-QM-75-21 para a caracterização espectral e temporal desses materiais.

À medida que as exigências para veículos elétricos e outros dispositivos portáteis se tornam cada vez maiores, a necessidade de baterias de alto desempenho e a capacidade de monitorar as características físicas e químicas dos materiais da bateria continuarão a aumentar. Entre os novos materiais para baterias que estão sendo cada vez mais utilizados em baterias recarregáveis de íon-lítio, destacam-se os fosfatos de ferro-lítio (LFP), usados para compor o cátodo, e o silício revestido com carbono (Si@C), usado para fabricar o ânodo.

Apresentamos uma análise não destrutiva de falhas em um conjunto de eletrodo de membrana (MEA) de grande porte de uma pilha PEMFC comercial, utilizando um micro-XRF HORIBA XGT-9000SL com uma câmara de capacidade extra grande. Graças à capacidade da câmara, realizamos com sucesso imagens elementares não destrutivas em uma área defeituosa sem cortar a amostra, e encontramos distribuições inesperadas de Fe, Ni, Mn e Cr dentro da área defeituosa, indicando que esses elementos estão presentes no MEA como resultado de uma possível degradação da placa bipolar.

As células a combustível de membrana de troca de prótons (PEMFCs) estão se tornando cada vez mais populares como uma fonte de energia limpa, e muitas pesquisas estão sendo realizadas para alcançar maior durabilidade e, assim, viabilizar sua disseminação em escala comercial.

Obtivemos células de bateria de íon-lítio de 3 veículos elétricos comerciais diferentes, fabricados por uma empresa automotiva, para a investigação de engenharia reversa. Desmontamos e analisamos cada uma das folhas do cátodo, das folhas do ânodo e das folhas do separador utilizando diversos instrumentos analíticos.

O sistema micro-XRF HORIBA realiza duas aplicações para a pesquisa de catalisadores em células a combustível de membrana de troca de prótons (PEMFC): uma é a obtenção de imagens da uniformidade do catalisador de Pt dentro de uma camada catalítica, graças à sua capacidade de imageamento. A outra é a determinação da massa média de catalisador de Pt, uma aplicação comum da EDXRF. Através dos experimentos, visualizamos com sucesso agregados de catalisador de Pt em nossas amostras e obtivemos uma curva de calibração com boa linearidade para a determinação da massa de catalisador de Pt.

O analisador de distribuição de tamanho de partículas por espalhamento a laser Partica LA-960V2 pode avaliar a dispersão de partículas da tinta catalítica. Ao avaliar a dispersão da tinta catalítica, que é uma das causas de fissuras na camada catalítica da MEA após testes de durabilidade, torna-se possível contribuir para a melhoria da eficiência de geração de energia e para a formação de filme espesso.

Analisamos uma amostra simulada de cátodo de níquel-manganês-cobalto (NMC) usando um microscópio analítico de raios X HORIBA XGT-9000 e realizamos análises de matéria estranha com o software Particle Finding Module.

A espectroscopia de fotoluminescência com resolução temporal (TRPL) é uma ferramenta importante que pode ser usada para caracterizar materiais ópticos, como LEDs e materiais fotovoltaicos (PV).

Utilizamos o XGT-9000 para analisar partículas estranhas em um material de bateria de íon-lítio. Criamos uma amostra de simulação de cátodo NMC e adicionamos partículas de Cu à amostra como matéria estranha metálica simulada.

Com uma eficiência de aproximadamente 20%, as células solares de perovskita híbrida são as novas candidatas promissoras para a próxima geração de energia fotovoltaica. Graças ao amplo portfólio HORIBA Scientific, diferentes técnicas podem ser utilizadas para obter um conhecimento aprofundado sobre as propriedades e os mecanismos optoeletrônicos dessa classe de materiais. Nesta nota de aplicação, optamos por utilizar elipsometria espectroscópica, fluorescência em estado estacionário e resolvida no tempo, e espectroscopia de emissão óptica por descarga luminescente para investigar as propriedades de filmes finos de CH3NH3PbI3 depositados sobre PEDOT:PSS por spin-coating. O impacto da exposição ao ar também foi avaliado.

Analisamos dois materiais de bateria em forma de pasta contendo material ativo (NCM) e agente condutor (carbono). Utilizando Partica CENTRIFUGE para analisar os materiais da bateria antes e depois da mistura, obtivemos resultados com distribuições distintas, o que nos permite inferir o estado de dispersão dos materiais da bateria.

O XGT-9000 consegue detectar e determinar a composição de partículas estranhas e, portanto, rastrear a fonte de contaminação.

Uma nova preocupação com a saúde humana surge agora em relação às partículas com menos de 23 nm emitidas por veículos motorizados em vias públicas. Além de medir o número e a massa das partículas, é fundamental determinar a composição química da superfície das nanopartículas para compreender a sua potencial reatividade com o meio ambiente.

A tecnologia de baterias está melhorando, acompanhando a demanda por melhor armazenamento de energia. O desempenho aprimorado requer maior controle dos materiais utilizados e de suas propriedades físicas, incluindo a distribuição do tamanho das partículas.

O monitoramento de enxofre em produtos petrolíferos é um tema importante no atual contexto de proteção ambiental. De fato, durante a combustão, o enxofre causa chuvas ácidas e emissões de partículas que induzem problemas ambientais e de saúde. Se as emissões industriais e veiculares têm sido o principal alvo do controle de emissões de enxofre há algumas décadas, o novo alvo é a navegação marítima. Nesse domínio, o nível de enxofre é agora regulamentado pelo Anexo VI da Convenção Internacional para a Poluição do Mar (MARPOL). Para essa regulamentação específica, a técnica e a faixa de medição da nossa série SLFA são perfeitamente adequadas para permitir a determinação rápida e precisa de enxofre em petróleo marítimo. Nosso modelo compacto SLFA-60 pode ser usado a bordo e o SLFA-6800, com seu amostrador automático (oito posições), aumentará a produtividade dos laboratórios de controle.

Para projetar materiais com propriedades difusivas controladas, precisamos ser capazes de medir o processo difusivo in situ. Idealmente, gostaríamos de uma técnica que fornecesse informações moleculares com resolução em escala microscópica, que não fosse destrutiva para as amostras e que pudesse ser configurada e utilizada em uma bancada de laboratório com o mínimo de tempo e esforço envolvidos na preparação da amostra. A espectroscopia Raman por microssonda é uma candidata ideal para esse tipo de estudo. O uso de luz visível combinado com um microscópio confocal fornece uma sonda com resolução espacial de um mícron ou melhor, e o acoplamento desse microscópio a um espectrômetro Raman moderno equipado com filtros de entalhe holográficos e detectores CCD multicanal permite a aquisição rápida de espectros Raman que podem ser correlacionados com o estado químico da espécie e seu ambiente físico.

Uma bateria de íon-lítio é uma bateria recarregável na qual os íons de lítio se movem entre o ânodo e o cátodo, criando um fluxo de eletricidade. Seja para estudar o comportamento de novos eletrodos ou revestimentos, processos de carga e descarga, controles de processo ou realizar estudos comparativos de baterias de íon-lítio, a Espectrometria de Emissão Óptica por Descarga Luminescente de Radiofrequência Pulsada é uma ferramenta complementar valiosa.

Esta nota de aplicação explica como a espectroscopia Raman pode ser útil na análise de cátodos e ânodos em baterias de íon-lítio. O estado da arte da tecnologia atual exige fontes de energia mais confiáveis, eficientes e potentes. As baterias de íon-lítio são, portanto, de grande interesse. A espectroscopia Raman se adapta às diferentes fases do ciclo de vida dessas baterias, como a caracterização de novos materiais para sistemas mais flexíveis e a análise de falhas; mas também à análise mais padrão do material usado durante o processo de carga/descarga, incluindo propriedades estruturais e eletrônicas, e até mesmo testes de controle de qualidade robustos e automatizados.

Apresentamos um método rápido e não destrutivo para a determinação da massa de catalisador de Pt na camada catalítica de células a combustível de membrana de troca de prótons, utilizando um analisador EDXRF de bancada. Construímos uma curva de calibração analisando múltiplas amostras internas com diferentes massas de Pt (0,052 - 0,39 mg/cm²) e determinamos a massa de catalisador de cada amostra utilizando essa curva. Nossos resultados mostraram que a curva apresentou boa linearidade e que o resultado calculado foi consistente com o valor indicado na amostra, com boa repetibilidade.

A célula a combustível de membrana de troca de prótons (PEMFC) é composta principalmente de materiais orgânicos, como a membrana de troca de prótons, suportes de carbono e folhas de carbono. No entanto, também inclui alguns elementos inorgânicos, como supressores de radicais e catalisadores de metais preciosos. Nesta nota de aplicação, apresentamos as principais aplicações da micro-XRF para cada componente da PEMFC.

Os espectrômetros HORIBA são usados para caracterizar vidros dopados para fotônica.

As placas bipolares são componentes essenciais das células a combustível de membrana de troca de prótons (PEMFC) – elas distribuem o gás combustível e o ar, além de conduzirem eletricidade. Diversos materiais e tratamentos de superfície foram desenvolvidos para aprimorar suas propriedades. Neste trabalho, descrevemos um estudo de engenharia reversa de uma placa bipolar proveniente de um veículo comercial, utilizando espectroscopia de emissão óptica por dispersão de gás (GD-OES) e espectroscopia Raman. As análises revelaram que a placa possuía um revestimento de carbono amorfo sobre uma base de titânio.

Nos últimos cinco anos, os materiais perovskitas híbridos orgânicos-inorgânicos emergiram como camadas absorvedoras promissoras para novas células solares de alta eficiência e baixo custo, que combinam as vantagens dos semicondutores orgânicos e inorgânicos. O crescente interesse nessa tecnologia está impulsionando os laboratórios de pesquisa a encontrar as técnicas ideais para a caracterização precisa das propriedades optoeletrônicas desses materiais.

A elipsometria espectroscópica é um método eficiente e não destrutivo para extrair constantes ópticas de materiais nas faixas de comprimento de onda UV-VIS-NIR. As constantes ópticas (n, k) de um material estão entre os conjuntos de dados ópticos mais importantes e são específicas para o material em estudo. Neste webinar, você aprenderá como definir uma estratégia para realizar elipsometria espectroscópica quantitativa em filmes finos semicondutores de CIGS. O CIGS está entre os absorvedores mais eficientes para conversão solar fotovoltaica. Aplicado como filmes finos ou ultrafinos, a caracterização óptica do CIGS é tão importante em sua fase de preparação quanto na modelagem de células solares. No entanto, a determinação das constantes ópticas do CIGS é um desafio muito complexo, particularmente para a elipsometria espectroscópica quando utilizada como um método experimental único e direto.

A espectroscopia de fotoluminescência (PL) é um método óptico poderoso usado para caracterizar materiais. A PL pode ser usada para encontrar impurezas e defeitos em silício e semicondutores de elementos do grupo III-V, e para determinar a largura da banda proibida de semicondutores.

A espectroscopia de fotoluminescência (PL) dependente da temperatura é um método óptico poderoso para caracterizar materiais. A PL pode ser usada para identificar defeitos e impurezas em semicondutores de silício e do grupo III-V, bem como para determinar a largura da banda proibida dos semicondutores. À temperatura ambiente, a emissão de PL geralmente apresenta um espectro amplo, com largura de até 100 nm.

Como resultado do rápido desenvolvimento na fabricação de semicondutores, muitos tipos de dispositivos optoeletrônicos, como diodos laser, LEDs e transistores de alta mobilidade de elétrons (HEMTs), são agora fabricados por métodos de crescimento epitaxial.

O nitreto de gálio (GaN) é um dos materiais emissores de luz promissores de uma nova geração. Sua banda proibida de energia direta de aproximadamente 3,4 eV à temperatura ambiente o torna particularmente adequado para emissão nas faixas espectrais do azul e do ultravioleta próximo. O material geralmente apresenta alta estabilidade térmica e baixa fuga elétrica, sendo, portanto, um bom candidato para a fabricação de dispositivos de alta potência e alta temperatura.

A fotoluminescência é a emissão óptica obtida pela excitação de fótons (geralmente um laser) e é comumente observada em materiais semicondutores do grupo III-V. Esse tipo de análise permite a caracterização não destrutiva de semicondutores (composição do material, análises qualitativas, etc.).

Os semicondutores III-V são importantes para a fabricação de dispositivos fotônicos ativos, como fontes de luz e detectores. O sucesso na fabricação desses dispositivos depende da alta qualidade dos materiais subjacentes e da deposição precisa das geometrias desejadas em um substrato de wafer.

A integração monolítica de componentes ópticos em plataformas CMOS é uma prática comum na indústria de comunicações ópticas. O CMOS oferece uma plataforma madura e robusta, sendo, portanto, a escolha lógica para a construção de módulos de interconexão óptica.

O GaN e ligas relacionadas são materiais importantes usados na construção de fontes de luz de comprimento de onda curto (lasers e LEDs). A fotoluminescência (PL) em temperatura ambiente e em baixas temperaturas é usada para caracterizar esses materiais, bem como o desempenho dos dispositivos.

As células fotovoltaicas (PV) de perovskita híbrida mostram-se promissoras devido à sua boa eficiência, que pode chegar a cerca de 20%. Além das características fotovoltaicas, os materiais de perovskita exibem um alto grau de recombinação radiativa.

As medições de Eficiência Quântica Interna (IQE) e Eficiência Quântica Externa (EQE) são indicadores da eficácia de um dispositivo fotossensível, como os utilizados em telecomunicações e células solares. A EQE é a razão entre as cargas geradas e a quantidade total de fótons incidentes na superfície; uma EQE maior indica um dispositivo mais eficiente.

O fenômeno de upconversion é um processo óptico que absorve fótons de menor energia (comprimento de onda mais longo) e emite fótons de maior energia (comprimento de onda mais curto).

Os vidros são materiais essenciais com uma infinidade de usos e muitas formas. Na área da optoeletrônica, há interesse em modificar a composição do vidro para favorecer a incorporação de elementos lantanídeos.

A espectroscopia de emissão óptica por dispersão de gás de radiofrequência (RF GD OES) é bem conhecida por sua capacidade de fornecer perfis de profundidade elementares ultrarrápidos em filmes finos e espessos. Todos os elementos podem ser medidos, incluindo o hidrogênio (H), que é importante em diversas áreas de aplicação, como estudos de corrosão, em sistemas fotovoltaicos, em metalurgia, no desenvolvimento de materiais para armazenamento de hidrogênio e em estudos de revestimentos poliméricos, entre outras. A linha de emissão mais sensível para o H está na faixa do ultravioleta extremo (VUV), em 121.567 nm.