Fabrica????o e testes de c??lulas a combust??vel de ??xido s??lido a etanol direto usando camada catal??tica

• Autor(a) principal: NOBREGA, SHAYENNE D. da
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Tese
• Título da fonte: Repositório Institucional do IPEN
• Texto Completo: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/10184
• topic: solid oxide fuel cells; direct ethanol fuel cells; electrolytes; zirconium oxides; yttrium oxides; microstructure; catalytic reforming

C??lulas a combust??vel de ??xido s??lido suportadas no eletr??lito de zirc??nia estabilizada com ??tria (YSZ) foram fabricadas usando a t??cnica do recobrimento por rota????o (spin-coating) para deposi????o de catodos de manganita de lant??nio dopada com estr??ncio (LSM) e anodos comp??sitos de n??quel e YSZ (Ni-YSZ). Par??metros microestruturais dos eletrodos, tais como espessura, tamanho m??dio de part??culas e temperatura de sinteriza????o foram otimizados, visando reduzir a resist??ncia de polariza????o da c??lula e melhorar o seu desempenho. Estes estudos serviram de base para a fabrica????o de c??lulas com camada catal??tica para uso com etanol direto. Sobre o anodo Ni-YSZ da c??lula foi depositada uma camada catal??tica de c??ria dopada com gadol??nia (CGO) com 0,1% em peso de ir??dio (Ir-CGO). A camada catal??tica visa reformar o etanol antes do seu contato com o anodo Ni-YSZ, evitando o dep??sito de carbono na superf??cie do Ni que inviabiliza o uso de combust??veis prim??rios contendo carbono nestas c??lulas a combust??vel. Inicialmente, a c??lula a combust??vel foi testada com etanol e as melhores condi????es de opera????o foram determinadas. Em seguida, as c??lulas unit??rias foram testadas com etanol sem adi????o de ??gua por per??odos de tempo de at?? 390 horas. As c??lulas a combust??vel a etanol direto com camada catal??tica operam no modo de reforma interna gradual, apresentando boa estabilidade e densidades de corrente similares ??s obtidas na opera????o com hidrog??nio. Ap??s a opera????o das c??lulas a combust??vel a etanol direto, an??lises de microscopia eletr??nica de varredura mostraram que n??o houve forma????o significativa de dep??sitos de carbono na superf??cie do Ni, indicando que a camada catal??tica de Ir-CGO foi efetiva para opera????o com o etanol. Testes de c??lulas a combust??vel a etanol direto sem a camada catal??tica revelaram uma r??pida degrada????o nas horas iniciais de opera????o com forma????o de grandes quantidades de dep??sitos de carbono identificados visualmente. Considerando-se a opera????o est??vel com etanol a seco por tempos relativamente longos de opera????o, os resultados alcan??ados representam um avan??o significativo e apontam para o desenvolvimento de c??lulas a combust??vel a etanol direto usando-se os componentes tradicionais com a adi????o de uma camada catal??tica.