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Avaliação dos efeitos do envelhecimento em superfícies seletivas solares de CrxOy obtidas a partir de processo de eletrodeposição

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Gonçalves, Ronny Peterson da Nóbrega
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso embargado
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Engenharia Mecânica
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
UFPB
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/20308
Resumo: Solar energy is abundant, clean and has the greatest potential to be the main energy source for the whole of society. Although some countries already include solar conversions in their energy matrices, this technology is still not very accessible, especially in developing countries like Brazil. One of the main components used in solar thermal conversion is the Solar Collector. The cheapness of these, aiming at their greater dissemination, depends mainly on the increase of their life service and their efficiency, which can be achieved through the Solar Selective Surfaces (SSS). SSS are coatings with good absorption of solar radiation and good reflectivity of infrared radiation, avoiding energy losses from the emission phenomenon. The electroplating of black chromium is a low-cost process that makes it possible to obtain SSS with good optical characteristics and thermal stability at the beginning of its life service. However, little has been discussed about the aging of these surfaces and how their properties are affected throughout their lives. This study sought to evaluate the behavior of these surfaces when subjected to accelerated aging processes. 128 films were deposited on stainless steel substrates that underwent 4 different surface treatments using different electrodeposition parameters. The samples were submitted to a customized aging test and characterized using Spectrophotometry in UV-Vis and Infrared, Optical Profilometry, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Diffraction. For the non-aged samples, it was observed that the E6 film (electropolished substrate, 60 s, 30 mm) presented the best absorption performance (97.76%). It was observed that the longer electrodeposition times and the shorter working distance made it possible to obtain the best optical and morphological characteristics. It was noted that the optical properties were improved after aging at 300ºC, resulting from the formation of Cr2O3 in the films. Evidence was found that optical traps were formed since the rougher films showed, in general, greater absorptances.
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SSS are coatings with good absorption of solar radiation and good reflectivity of infrared radiation, avoiding energy losses from the emission phenomenon. The electroplating of black chromium is a low-cost process that makes it possible to obtain SSS with good optical characteristics and thermal stability at the beginning of its life service. However, little has been discussed about the aging of these surfaces and how their properties are affected throughout their lives. This study sought to evaluate the behavior of these surfaces when subjected to accelerated aging processes. 128 films were deposited on stainless steel substrates that underwent 4 different surface treatments using different electrodeposition parameters. The samples were submitted to a customized aging test and characterized using Spectrophotometry in UV-Vis and Infrared, Optical Profilometry, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Diffraction. For the non-aged samples, it was observed that the E6 film (electropolished substrate, 60 s, 30 mm) presented the best absorption performance (97.76%). It was observed that the longer electrodeposition times and the shorter working distance made it possible to obtain the best optical and morphological characteristics. It was noted that the optical properties were improved after aging at 300ºC, resulting from the formation of Cr2O3 in the films. Evidence was found that optical traps were formed since the rougher films showed, in general, greater absorptances.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESA energia solar é abundante, limpa e que apresenta o maior potencial de ser a principal fonte energética de toda a sociedade. Apesar de alguns países já incluírem as conversões solares em suas matrizes energéticas, esta tecnologia ainda é pouco acessível, principalmente em países em desenvolvimento como o Brasil. Um dos principais itens utilizados na conversão solar térmica é o Coletor Solar. O barateamento deste, visando sua maior disseminação, depende principalmente do aumento de sua vida útil e sua eficiência, que pode ser conseguida através das Superfícies Seletivas Solares (SSS). As SSS são revestimentos com boa absortância da radiação solar e boa refletividade no infravermelho médio, evitando perdas energéticas provenientes do fenômeno de emissão. A eletrodeposição de cromo negro é um processo de baixo custo que possibilita a obtenção de SSS com boas características ópticas e estabilidade térmica no início de sua vida-útil. Entretanto, pouco se tem discutido sobre o envelhecimento dessas superfícies e como suas propriedades são afetadas ao longo de sua vida. Este estudo buscou avaliar o comportamento dessas superfícies quando submetidas a processos de envelhecimento acelerado. Foram depositados 128 filmes sobre substratos de aço inoxidável que sofreram 4 tratamentos superficiais diferentes utilizando diferentes parâmetros de eletrodeposição. As amostras foram submetidas a um teste de envelhecimento customizado e caracterizadas utilizando as técnicas de Espectrofotometria no UV-Vis e Infravermelho, Perfilometria Óptica, Microscopia Eletrônica de Varredura e Difração de Raios-X. Para as amostras não-envelhecidas, observou-se que o filme E6 (substrato eletropolido, 60s, 30mm) apresentou o melhor resultado de absortância (97,76%). Observou-se que os maiores tempos de eletrodeposição e a menor distância de trabalho possibilitaram a obtenção das melhores características ópticas e morfológicas. Notou-se que as propriedades absortivas foram melhoradas após envelhecimento a 300ºC, proveniente da formação do Cr2O3 cristalino nos filmes. Foram encontradas evidências de que armadilhas ópticas foram formadas uma vez que os filmes mais rugosos apresentaram, em geral, maiores absortâncias.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUFPBGomes, Kelly Cristianehttp://lattes.cnpq.br/0678485152961068Gonçalves, Ronny Peterson da Nóbrega2021-07-05T16:23:20Z2021-02-142021-07-05T16:23:20Z2021-02-14info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/20308porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Institucional da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2021-08-04T22:59:40Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/20308Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpb.br/oai/requestdiretoria@ufpb.br||bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:25462021-08-04T22:59:40Repositório Institucional da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
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description Solar energy is abundant, clean and has the greatest potential to be the main energy source for the whole of society. Although some countries already include solar conversions in their energy matrices, this technology is still not very accessible, especially in developing countries like Brazil. One of the main components used in solar thermal conversion is the Solar Collector. The cheapness of these, aiming at their greater dissemination, depends mainly on the increase of their life service and their efficiency, which can be achieved through the Solar Selective Surfaces (SSS). SSS are coatings with good absorption of solar radiation and good reflectivity of infrared radiation, avoiding energy losses from the emission phenomenon. The electroplating of black chromium is a low-cost process that makes it possible to obtain SSS with good optical characteristics and thermal stability at the beginning of its life service. However, little has been discussed about the aging of these surfaces and how their properties are affected throughout their lives. This study sought to evaluate the behavior of these surfaces when subjected to accelerated aging processes. 128 films were deposited on stainless steel substrates that underwent 4 different surface treatments using different electrodeposition parameters. The samples were submitted to a customized aging test and characterized using Spectrophotometry in UV-Vis and Infrared, Optical Profilometry, Scanning Electron Microscopy and X-Ray Diffraction. For the non-aged samples, it was observed that the E6 film (electropolished substrate, 60 s, 30 mm) presented the best absorption performance (97.76%). It was observed that the longer electrodeposition times and the shorter working distance made it possible to obtain the best optical and morphological characteristics. It was noted that the optical properties were improved after aging at 300ºC, resulting from the formation of Cr2O3 in the films. Evidence was found that optical traps were formed since the rougher films showed, in general, greater absorptances.
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