Processamento de multicamadas porosas/densas de YSZ para pilhas de combustível de alta temperatura

• Main Author: Múrias, Vanessa Catarina Gomes
• Publication Date: 2016
• Format: Master thesis
• Language: por
• Source: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Download full: http://hdl.handle.net/20.500.11960/1459
• topic: YSZ; SOFC; Cerâmicos celulares; Spin coating; Eletrólito; Ânodo; Ceramic cell; Nickel; Impedance spectroscopy; SEM; Electrolyte; Anode

A pilha de combustível é parte integrante de um sistema de conversão de energia, que converte a energia química do combustível diretamente em energia elétrica, sem necessidade de etapas intermédias, promovendo uma maior eficiência relativamente aos sistemas convencionais. Dentro dos vários tipos de pilhas de combustíveis existentes, o foco para o desenvolvimento desta dissertação é a SOFC (“Solid Oxide Fuel Cell”), este tipo de pilha utiliza um óxido como eletrólito, com uma temperatura de funcionamento entre os 600-1000 ºC, e contêm uma eficiência energética na produção de energia elétrica superior a 70%. O principal objetivo deste trabalho foi o processamento de camadas porosas/densas de YSZ por emulsificação de suspensões concentradas num meio orgânico (parafina) e posterior deposição da camada densa por spin coating, utilizando um ligante CMC com 35%(v/v) e sinterizadas a 1450 oC, com um tempo de envelhecimento do ligante de 24h a 30h para que o produto final seja um material multicamada, para posterior impregnação com solução de nitrato de níquel (da camada porosa, densa e porosa-densa-porosa), de forma a criar uma associação correspondente a um ânodo e um eletrólito de uma SOFC, após a redução do nitrato de níquel a metal, por tratamento térmico com controlo da pressão parcial de oxigénio. A caracterização elétrica em condições oxidantes e redutoras das amostra obtidas permitiu verificar que o mecanismo de condução não se altera com a porosidade e/ou presença de níquel (condições oxidantes). Contudo existe uma ligeira alteração nos declives de reta da condutividade da fronteira de grão e da condutividade volúmica da amostra porosa-densa-porosa após a impregnação do níquel, esta alteração pode ser justificada através do aparecimento de uma segunda fase (Ni2Zr3). Após a redução, verifica-se uma diminuição da condutividade da amostra devido à oxidação do níquel metálico para óxido de níquel.