Papel de diferentes iões no transporte de carga em electrólitos compósitos

• Autor(a) principal: Rondão, Ana Inês Batista Lourenço
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/7289
• topic: Engenharia de materiais; Pilhas de combustível; Electrólitos; Materiais compósitos; Condutividade eléctrica; Transporte iónico

O trabalho apresentado nesta dissertação consiste no estudo do papel de diferentes iões no transporte de carga em electrólitos compósitos constituídos à base de céria (dopada com gadolínio) e carbonatos de metais alcalinos (de Na e Li), normalmente identificados como condutores mistos por iões carbonato, óxido e protões. Preparou-se um conjunto de electrólitos compósitos por processamento mecânico (moagem) e térmico (sinterização), variando também a fracção volúmica e a natureza do óxido cerâmico. Os vários electrólitos compósitos foram posteriormente estudados por espectroscopia de impedância em diferentes condições de operação. Pretendeu-se assim estabelecer correlações entre a composição e o comportamento eléctrico dos compósitos em função da temperatura e composição da fase gasosa, para tentar compreender o papel das diferentes espécies com influência na condutividade global destes materiais. Os principais resultados obtidos mostram um aumento acentuado da condutividade dos compósitos em hidrogénio gasoso e uma perda na presença de dióxido de carbono, propriedades sempre dominadas pelo comportamento da fase carbonatos. Assim, a interacção dos electrólitos compósitos com a fase gasosa sugeriu a existência de importantes alterações na fase carbonatos, incluindo a formação de novas espécies iónicas, com impacto nas respectivas propriedades de transporte. Com o objectivo de identificar a formação destas novas espécies, procedeu-se à caracterização estrutural de compósitos sujeitos a ensaios de recozimento em distintas atmosferas gasosas, recorrendo às técnicas de difracção de raios- X e espectroscopia de infra-vermelho. Estas análises revelaram a presença de espécies hidrogenadas nos compósitos expostos a hidrogénio gasoso, que podem ser responsáveis pelo aumento da condutividade observada por espectroscopia de impedância. Já a perda de condutividade na presença de dióxido de carbono poderá estar associada à formação de novas espécies no fundido, envolvendo os iões carbonato e reduzindo a respectiva concentração e mobilidade. Contudo, não foi possível confirmar esta hipótese por via experimental.