Síntese e caracterização de materiais termoelétricos baseados no sistema CA-Co-O

• Autor(a) principal: Miyazawa, Keiji
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/14309
• topic: Engenharia física; Materiais termoeléctricos; Óxidos metálicos - Propriedades termoeléctricas; Óxido de cálcio; Óxido de cobalto; Termoelectricidade

Os óxidos de metais, como é o caso dos óxidos de cálcio e cobalto, são materiais de elevado interesse tecnológico atendendo às suas propriedades termoelétricas, o que poderá favorecer a sua utilização como conversor de energia térmica em elétrica em aplicações futuras. Parte dos esforços para aperfeiçoar as suas propriedades termoelétricas têm passado pela modificação da composição do material ou, em alternativa, a alteração da microestrutura do material policristalino. Com o objetivo de otimizar as propriedades termoelétricas do óxido de cálcio cobalto (Ca3Co4O9) foram aplicadas neste projeto duas técnicas de síntese distintas: método de Pechini modificado e síntese por reação de estado sólido com ativação mecânica por moagem de elevada energia. Além disso, foram ainda aplicadas diferentes técnicas de sinterização, com variadas taxas de aquecimento, tendo por objetivo analisar a sua influência na evolução da microestrutura das amostras em estudo e respetivas consequências ao nível das propriedades térmicas e elétricas. A aplicação do método de Pechini resultou na redução da temperatura de síntese, quando comparado ao método de moagem de elevada energia. A temperatura escolhida para sintetizar o pó dos precursores foi a de 800 ºC, em ambos os métodos de síntese. Para sinterizar as pastilhas precursoras, foram utilizados como equipamentos um forno de microondas convencional adaptado para o controle da temperatura de aquecimento, o forno convencional e o forno de recozimento rápido (RTA, Rapid Thermal Anealing). As pastilhas sinterizadas por microondas foram aquelas em que se obteve maior densificação, alcançando mais de 80 % do valor ideal, e melhores propriedades termoelétricas, tal como a condutividade térmica reduzida de 1.3 W.m-1.K-1 à temperatura ambiente. Com a exceção da sinterização por forno de RTA, todas as técnicas de sinterização usadas permitiram, quando aplicadas as condições de preparação adequadas, a obtenção de pastilhas com uma única fase. As propriedades estruturais dos pós e pastilhas foram analisadas por difração de raios-X, microscopia ótica, análise térmica diferencial e método de Arquimedes, de modo a averiguar as melhores condições de síntese/sinterização de Ca3Co4O9. A condutividade elétrica e o coeficiente de Seebeck foram registadas num mesmo aparato de sonda de quatro pontos. A condutividade térmica foi medida através do equipamento Hot Disk TPS2500 à temperatura ambiente.