Desenvolvimento de nanoestruturas 2D ?? base de c??ria para deposi????o de camadas finas aplicadas a c??lulas a combust??vel de ??xido s??lido

• Autor(a) principal: MORAES, LETICIA P.R. de
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Título da fonte: Repositório Institucional do IPEN
• Texto Completo: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/32727
• topic: gadolinium; doped materials; cerium oxides; nanostructures; two-dimensional calculations; synthesis; depletion layer; solid oxide fuel cells; comparative evaluations; performance testing

C??lulas a combust??vel de ??xido s??lido (SOFC) t??m um grande potencial para fornecer energia limpa com alta efici??ncia energ??tica. Entre os materiais utilizados, o ??xido de c??rio ?? usado nas SOFC de ??ltima gera????o em diferentes componentes. Assim, este estudo teve como foco a obten????o de ??xido de c??rio dopado com gadol??nio (CGO) para a aplica????o como camada de barreira em SOFC, impedindo a degrada????o da c??lula pela difus??o de esp??cies qu??micas entre o eletr??lito e o catodo, e como suporte no catalisador Ni-CGO para produ????o de H2 via reforma interna. Um extensivo e sistem??tico estudo foi realizado, onde diferentes metodologias de s??ntese foram desenvolvidas e otimizadas para obten????o de CGO com diversas morfologias, visando ?? obten????o de nanoestruturas bidimensionais (nanofolhas) de CGO que permitam o controle das propriedades eletroqu??micas, catal??ticas e microestruturais das camadas funcionais. O m??todo de coprecipita????o foi utilizado para a produ????o de nanoestruturas resultando em diferentes morfologias como nanofitas e nanoesferas. Ajustando-se os par??metros de s??ntese foi desenvolvido um m??todo original para produ????o de nanofolhas de CGO. As suspens??es coloidais das nanofolhas foram usadas para deposi????o de filmes sobre o eletr??lito de zirc??nia estabilizada com ??tria (YSZ). A versatilidade das propriedades obtidas pelo controle minucioso da s??ntese das nanoestruturas de CGO foi demonstrada em duas aplica????es relacionadas ?? tecnologia de SOFC. Camadas densas de nanofolhas de CGO foram sinterizadas em temperaturas abaixo das usualmente requeridas, evitando rea????es indesejadas entre as fases YSZ e CGO e funcionando como camada de barreira eficiente como demonstrado em testes eletroqu??micos e de c??lulas a combust??vel. Nanofitas porosas de CGO foram sintetizadas por precipita????o com bicarbonato de s??dio, sendo utilizadas para a produ????o de catalisadores ?? base de Ni, com excelente seletividade para o hidrog??nio na reforma a vapor do etanol.