Obtencao de ceramicas de ceria - samaria - gadolinia para aplicacao como eletrolito em celulas a combustivel de oxido solido (SOFC)

• Autor(a) principal: ARAKAKI, ALEXANDER R.
• Data de Publicação: 2010
• Tipo de documento: Dissertação
• Título da fonte: Repositório Institucional do IPEN
• Texto Completo: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/9506
• topic: solid oxide fuel cells; ceramics; cerium oxides; samarium oxides; gadolinium oxides; synthesis; coprecipitation; hydroxides; oxalates; processing; electrolytes

O ??xido de c??rio (CeO2), quando dopado com ??xidos de terras raras, tem sua condutividade i??nica aumentada, possibilitando seu uso como eletr??lito de C??lulas a Combust??vel de ??xido S??lido de Temperatura Intermedi??ria (IT-SOFC), que s??o operadas entre 500 e 700??C. Os aditivos ou dopantes mais eficientes para o aumento da condutividade i??nica s??o a sam??ria (??xido de sam??rio Sm2O3) e a gadol??nia (??xido de gadol??nio Gd2O3), com concentra????es molares entre 10 e 20%. Neste contexto foram sintetizados, neste trabalho, p??s de composi????o Ce0,8(SmGd)0,2O1,9 pelas rotas de s??ntese por coprecipita????o de hidr??xidos, carbonatos e oxalatos. O efeito do tratamento hidrot??rmico foi avaliado para p??s precipitados com hidr??xido de am??nio. Utilizou-se, como mat??riasprimas, concentrados de terras raras contendo 90% em massa de CeO2 e outro contendo 51% de Sm2O3 e 30% de Gd2O3, ambos provenientes do processamento da monazita. Estes concentrados foram utilizados devido ao menor custo em rela????o ??s mat??rias-primas puras adquiridas comercialmente e a semelhan??a qu??mica dos demais elementos de terras raras contidos. Inicialmente, foram definidas as condi????es das etapas de coprecipita????o e a influ??ncia da temperatura de calcina????o nas caracter??sticas dos p??s e produtos sinterizados. Os resultados obtidos mostraram que os p??s calcinados na faixa de temperatura entre 450 e 800??C apresentam elevada ??rea de superf??cie espec??fica (90-150 m2.g-1) e estrutura cristalina c??bica tipo fluorita da c??ria, indicando a forma????o da solu????o s??lida. Observou-se, por microscopia eletr??nica de varredura, que a forma das part??culas e dos aglomerados ?? fun????o do tipo de agente precipitante. As an??lises dilatom??tricas indicaram maior taxa de retra????o em temperatura pr??xima a 1300-1350??C. Entretanto, valores elevados de densifica????o (>95% DT) s??o obtidos em temperaturas superiores a 1400??C. A s??ntese por coprecipita????o de hidr??xidos seguida pelo tratamento hidrot??rmico demonstrou ser uma rota promissora para cristaliza????o, em baixas temperaturas (200oC), de nanop??s ?? base de c??ria, mantendo-se elevados os valores de ??rea de superf??cie espec??fica (cerca de 100 m2.g-1). Cer??micas com densifica????o superior a 95%DT foram obtidas em menores temperaturas de sinteriza????o (1400oC), quando comparadas ??s provenientes de p??s cristalizados por calcina????o.