Síntese e caracterização de estruturas anódicas com condutividade elétrica mista, iônica e eletrônica, para célula a combustível de óxido sólido
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRJ |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/11422/23520 |
Resumo: | Solid oxide fuel cells are equipment that have great potential for the generation of electric energy, however, new materials need to be studied for application as an anode, aiming at fuel flexibility and performance increase. The main objective of this thesis was to investigate the possibility of applying a material composed of yttrium doped strontium titanate for such application. The material was synthesized with a concentration of 0%, 4% and 8% of dopant, calcined and sintered in an atmosphere of Ar (Argon) and Ar + 5% H2. Only materials calcined in an atmosphere of Ar + 5% H2 presented a satisfactory crystallinity and purity. Of these, the structure consisting of 8% Y showed a formation of a secondary phase of pyrochlore. In the sintering step, the reducing atmosphere favored the electronic conduction phenomena, as it formed a structure with more circular and homogeneous grains. However, the secondary phase of pyrochlore, since it has an insulating character, decreased the total electrical conductivity, however, it increased considerably the density of capacitance because it has a structure with a higher concentration of interfaces between grain/grain and grain/secondary phase. From impedance spectroscopy analysis it was possible to separate the resistances from the grain bulk and grains boundaries, the latter proved to be greater than the first, with a greater increase for the sample with the secondary phase of pyrochlore. |
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Síntese e caracterização de estruturas anódicas com condutividade elétrica mista, iônica e eletrônica, para célula a combustível de óxido sólidoCélulas a combustívelPerovskitasEletroquímicaEspectroscopia de impedância eletroquímicaCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICASolid oxide fuel cells are equipment that have great potential for the generation of electric energy, however, new materials need to be studied for application as an anode, aiming at fuel flexibility and performance increase. The main objective of this thesis was to investigate the possibility of applying a material composed of yttrium doped strontium titanate for such application. The material was synthesized with a concentration of 0%, 4% and 8% of dopant, calcined and sintered in an atmosphere of Ar (Argon) and Ar + 5% H2. Only materials calcined in an atmosphere of Ar + 5% H2 presented a satisfactory crystallinity and purity. Of these, the structure consisting of 8% Y showed a formation of a secondary phase of pyrochlore. In the sintering step, the reducing atmosphere favored the electronic conduction phenomena, as it formed a structure with more circular and homogeneous grains. However, the secondary phase of pyrochlore, since it has an insulating character, decreased the total electrical conductivity, however, it increased considerably the density of capacitance because it has a structure with a higher concentration of interfaces between grain/grain and grain/secondary phase. From impedance spectroscopy analysis it was possible to separate the resistances from the grain bulk and grains boundaries, the latter proved to be greater than the first, with a greater increase for the sample with the secondary phase of pyrochlore.Células a combustível de óxido sólido são equipamentos com grande potencial para a geração de energia elétrica, porém novos materiais precisam ser estudados para aplicação como anodo, objetivando uma maior flexibilidade de uso de combustíveis e incremento de desempenho. O principal objetivo desta tese foi investigar a possibilidade de utilizar um material composto de titanato de estrôncio dopado com ítrio para tal aplicação. O material foi sintetizado com concentração de 0%, 4% e 8% de dopante, calcinado e sinterizado em atmosfera de Ar (Argônio) e Ar + 5% H2. Apenas os materiais calcinados em atmosfera de Ar + 5% H2 apresentaram cristalinidade e pureza satisfatória. A estrutura constituída de 8% de Y apresentou formação de fase secundária de pirocloro. Na etapa de sinterização, a atmosfera redutora favoreceu os fenômenos de condução eletrônica, pois formou uma estrutura com grãos mais circulares e homogêneos. Porém, a fase secundária de pirocloro diminuiu a condutividade elétrica total, entretanto aumentou consideravelmente a densidade de capacitância por apresentar uma estrutura com maior concentração de interfaces entre grãos. Com a análise de espectroscopia de impedância foi possível separar as resistências provenientes do bulk de grão e de contornos de grãos, esta última se mostrou maior que a primeira, com valores maiores para a amostra com fase secundária de pirocloro.Universidade Federal do Rio de JaneiroBrasilInstituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de EngenhariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUFRJFerraz, Helen Conceiçãohttp://lattes.cnpq.br/1363628302645670Secchi, Argimiro ResendeFurtado, José Geraldo de MeloPerez, Carlos André de CastroToniolo, Fábio SouzaMattos , Lisiane VeigaSchabbach, Marina CuriJardim, Paula MendesSilva, Eduardo da Rosa2024-08-21T19:32:43Z2024-08-23T03:00:23Z2020-03info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://hdl.handle.net/11422/23520porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRJinstname:Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)instacron:UFRJ2024-08-23T03:00:23Zoai:pantheon.ufrj.br:11422/23520Repositório InstitucionalPUBhttp://www.pantheon.ufrj.br/oai/requestpantheon@sibi.ufrj.bropendoar:2024-08-23T03:00:23Repositório Institucional da UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)false |
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