Caracteriza????o de zirconato de b??rio dopado com ??trio, sintetizado pelo m??todo dos per??xidos oxidantes

• Autor(a) principal: GONCALVES, MAYRA D.
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Tese
• Título da fonte: Repositório Institucional do IPEN
• Texto Completo: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/23887
• topic: proton conductivity; yttrium; doped materials; barium compounds; zirconium oxides; synthesis; impedance; spectroscopy; calorimetry; peroxides

O condutor prot??nico zirconato de b??rio dopado com ??trio (BaZr1-xYxO3-δ, BZYx) ?? um material promissor para a aplica????o como eletr??lito s??lido em c??lulas a combust??vel operacional em temperaturas intermedi??rias (400 a 700 oC). No entanto, sua natureza refrat??ria (ponto de fus??o ~ 2600 oC) faz com que para sua densifica????o, necess??ria para sua aplica????o como eletr??lito, sejam necess??rios altas temperaturas e longos tempos de tratamento t??rmico (1600 a 1800 ??C por 24 a 48 h). Tais condi????es extremas causam um desvio da estequiometria de b??rio que afeta a qu??mica de defeitos do material e, consequentemente a diminui????o da condutividade prot??nica do BZYx. Portanto, o processamento desse eletr??lito s??lido em menores temperaturas, preservando sua estequiometria, formando uma microestrutura densa e com baixa resistividade inter-granular s??o os principais objetivos e desafios da comunidade cient??fica. Visando aumentar a sinterabilidade das part??culas, o BZY foi preparado pelo m??todo dos per??xidos oxidantes (OPM). O procedimento experimental original do OPM foi modificado e otimizado para viabilizar a forma????o do BZYx, com x = 10 a 50 mol% de Y3+. Dentre as modifica????es, a s??ntese foi feita com e sem o controle da atmosfera, em c??mara de luvas sob atmosfera de nitrog??nio e ao ar, respectivamente. As propriedades estruturais, morfol??gicas, t??rmicas, termodin??micas e el??tricas das composi????es de BZYx foram investigadas. As amostras produzidas foram calcinadas em diversas temperaturas e investigadas quanto ?? sua sinterabilidade e densifica????o. Os p??s de BZYx, com x = 10 a 50 mol% de Y3+, produzidos com controle da atmosfera foram investigados quanto ??s suas propriedades termodin??micas. Os valores de entalpia de forma????o a partir dos ??xidos (ΔHf,ox) foram calculados com os dados obtidos por calorimetria de dissolu????o a alta temperatura. As amostras de BZY10 e BZY20 produzidas com controle da atmosfera atingiram condutividade el??trica total de 1,6 x 10-3 e 1,3 x 10-3 S/cm a 530 oC, respectivamente. A alta resistividade inter-granular contribui para a alta resistividade total das amostras. A an??lise por espectroscopia Raman e os valores de ΔHf,ox obtidos sugerem que para valores de Y3+ > 20 mol% ocorrem intera????es defeito-defeito na estrutura cristalina, causando ?? diminui????o de s??tios efetivos para a hidrata????o e a diminui????o da mobilidade dos pr??tons na estrutura e, consequentemente, a diminui????o da condutividade prot??nica total.