CeO2 - 10% MOL Gd2O3: efeito da codopagem com X% MOL Sm2O3 (O5 X 52) na microestrutura e na condutividade elétrica

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2011
Autor(a) principal: Araújo, Huyrá Estevão de
Orientador(a): Souza, Dulcina Maria Pinatti Ferreira de lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
Departamento: Não Informado pela instituição
País: BR
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/858
Resumo: Fuel cells are the most promising technology for producing clean energy. In particular, the Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) stands out among the various types due to high efficiency at high temperatures (800 ~ 1000°C) resulting in high cost for power generation. The operating temperature decreasing allows the use of non expensive materials and increases cell life time. One of the challenges for reducing the operating temperature is to increase the electrical conductivity of electrolytes. In this context, the ceria-based electrolytes are an alternative due to its high ionic conductivity at intermediate temperatures (500 ~ 650 °C). In this work, commercial powder of 10 mol% Gd2O3 doped Ceria was co-dopped with X% Sm2O3 (0 <X <2.0), using mechanical mixture. Sintering was carried out by conventional method at temperatures of 1400, 1450 and 1500 ° C with 2, 10 and 20 hours of soak time. Relative density above 93% was obtained for all sintering conditions. The grain growth was favored by codopping, specially for samples sintered at 1500 °C - 10 and 20 h, and 1450 °C - 20 h, indicating that in these sintering conditions samarium addition favored the diffusion in the grain boundary region. The highest total electrical conductivity was obtained for 0.5 mol% Sm2O3 sample sintered at 1500 °C-2 h. The values of electrical conductivity for grain and grain boundary, both specific and apparent, didn t achieve the maximum value for the same co-dopped content and the same sintering condition.
id SCAR_1e0c00bce4945f61e0de1fbc5989ba03
oai_identifier_str oai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/858
network_acronym_str SCAR
network_name_str Repositório Institucional da UFSCAR
repository_id_str
spelling Araújo, Huyrá Estevão deSouza, Dulcina Maria Pinatti Ferreira dehttp://lattes.cnpq.br/4100119317525940http://lattes.cnpq.br/1803384161648735206803c8-6ba6-40d7-9874-9ec2038cca182016-06-02T19:12:17Z2012-02-162016-06-02T19:12:17Z2011-09-16ARAÚJO, Huyrá Estevão de. CeO2 - 10% MOL Gd2O3: efeito da codopagem com X% MOL Sm2O3 (O5X52) na microestrutura e na condutividade elétrica. 2011. 164 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2011.https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/858Fuel cells are the most promising technology for producing clean energy. In particular, the Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) stands out among the various types due to high efficiency at high temperatures (800 ~ 1000°C) resulting in high cost for power generation. The operating temperature decreasing allows the use of non expensive materials and increases cell life time. One of the challenges for reducing the operating temperature is to increase the electrical conductivity of electrolytes. In this context, the ceria-based electrolytes are an alternative due to its high ionic conductivity at intermediate temperatures (500 ~ 650 °C). In this work, commercial powder of 10 mol% Gd2O3 doped Ceria was co-dopped with X% Sm2O3 (0 <X <2.0), using mechanical mixture. Sintering was carried out by conventional method at temperatures of 1400, 1450 and 1500 ° C with 2, 10 and 20 hours of soak time. Relative density above 93% was obtained for all sintering conditions. The grain growth was favored by codopping, specially for samples sintered at 1500 °C - 10 and 20 h, and 1450 °C - 20 h, indicating that in these sintering conditions samarium addition favored the diffusion in the grain boundary region. The highest total electrical conductivity was obtained for 0.5 mol% Sm2O3 sample sintered at 1500 °C-2 h. The values of electrical conductivity for grain and grain boundary, both specific and apparent, didn t achieve the maximum value for the same co-dopped content and the same sintering condition.As células a combustível estão dentre as tecnologias mais promissoras para a produção de energia limpa. Em especial a Célula a Combustível de Eletrólito de Óxido Sólido (CCEOS) se destaca entre os diversos tipos por apresentar alta eficiência, mas isso ocorre apenas em altas temperaturas (800~1000°C), o que gera um custo elevado para a geração de energia. A redução da temperatura de operação permite a utilização de materiais mais baratos e com maior ciclo de vida. Um dos desafios para a redução da temperatura de operação é aumentar a condutividade elétrica dos eletrólitos para valores da ordem de 10-2 S.cm-1. Nesse contexto, os eletrólitos a base de céria são uma alternativa por apresentarem altos valores de condutividade iônica em temperaturas intermediárias (500~650°C). Nesse trabalho foram preparados pós de CeO2 10% mol Gd2O3 codopados com X % mol Sm2O3 com 0<X<2,0, utilizando o método de mistura de óxidos a partir de Céria-Gadolínia comercial. A sinterização foi realizada pelo método convencional nas temperaturas de 1400, 1450 e 1500 °C nos patamares de 2, 10 e 20 horas e as amostras apresentaram em todos os casos densidade relativa superior a 93%. O crescimento do tamanho de grão foi favorecido pela codopagem nos corpos sinterizados a 1500°C por 10 e 20 horas e 1450°C por 20 horas, o que indica que nessas condições de sinterização a adição de samário favoreceu a difusão de espécies na região de contorno de grão. O maior valor de condutividade elétrica total foi obtido para a amostra com o teor de 0,5% em mol de samária, sinterizada a 1500°C por duas horas, contudo os resultados de condutividade elétrica de grão, condutividade específica de contorno de grão e condutividade aparente de contorno de grão mostraram-se conflitantes quanto ao melhor teor de codopante e às melhores condições de sinterização, indicando que os mecanismos responsáveis pelo aumento de condutividade elétrica são distintos em grão e contorno de grão.Financiadora de Estudos e Projetosapplication/pdfporUniversidade Federal de São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarBREngenharia de materiaisCondutividade elétricaEletrólito sólidoCéria dopadaENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICACeO2 - 10% MOL Gd2O3: efeito da codopagem com X% MOL Sm2O3 (O5 X 52) na microestrutura e na condutividade elétricainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis70fa011e-1108-4239-97ab-fe5cd4b2d233info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARTEXT4097.pdf.txt4097.pdf.txtExtracted texttext/plain103660https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/38635e32-d69c-44d7-a112-47770e6e3468/download9d35c5dd74ea53d154ccc1b44b675b51MD53falseAnonymousREADORIGINAL4097.pdfapplication/pdf3472650https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/2b7b6b71-0b68-40b2-bc7e-c95027a9855b/downloaddd1c4172f8e886f52e4082cca307ccdeMD51trueAnonymousREADTHUMBNAIL4097.pdf.jpg4097.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6562https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/3809357b-651b-4f29-9d56-8f56a79a7d49/download5053d2dbfadb32f850d6fa754dda1c28MD52falseAnonymousREAD20.500.14289/8582025-02-05 15:53:16.499open.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/858https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-05T18:53:16Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
dc.title.por.fl_str_mv CeO2 - 10% MOL Gd2O3: efeito da codopagem com X% MOL Sm2O3 (O5 X 52) na microestrutura e na condutividade elétrica
title CeO2 - 10% MOL Gd2O3: efeito da codopagem com X% MOL Sm2O3 (O5 X 52) na microestrutura e na condutividade elétrica
spellingShingle CeO2 - 10% MOL Gd2O3: efeito da codopagem com X% MOL Sm2O3 (O5 X 52) na microestrutura e na condutividade elétrica
Araújo, Huyrá Estevão de
Engenharia de materiais
Condutividade elétrica
Eletrólito sólido
Céria dopada
ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
title_short CeO2 - 10% MOL Gd2O3: efeito da codopagem com X% MOL Sm2O3 (O5 X 52) na microestrutura e na condutividade elétrica
title_full CeO2 - 10% MOL Gd2O3: efeito da codopagem com X% MOL Sm2O3 (O5 X 52) na microestrutura e na condutividade elétrica
title_fullStr CeO2 - 10% MOL Gd2O3: efeito da codopagem com X% MOL Sm2O3 (O5 X 52) na microestrutura e na condutividade elétrica
title_full_unstemmed CeO2 - 10% MOL Gd2O3: efeito da codopagem com X% MOL Sm2O3 (O5 X 52) na microestrutura e na condutividade elétrica
title_sort CeO2 - 10% MOL Gd2O3: efeito da codopagem com X% MOL Sm2O3 (O5 X 52) na microestrutura e na condutividade elétrica
author Araújo, Huyrá Estevão de
author_facet Araújo, Huyrá Estevão de
author_role author
dc.contributor.authorlattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1803384161648735
dc.contributor.author.fl_str_mv Araújo, Huyrá Estevão de
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Souza, Dulcina Maria Pinatti Ferreira de
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/4100119317525940
dc.contributor.authorID.fl_str_mv 206803c8-6ba6-40d7-9874-9ec2038cca18
contributor_str_mv Souza, Dulcina Maria Pinatti Ferreira de
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia de materiais
Condutividade elétrica
Eletrólito sólido
Céria dopada
topic Engenharia de materiais
Condutividade elétrica
Eletrólito sólido
Céria dopada
ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
dc.subject.cnpq.fl_str_mv ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
description Fuel cells are the most promising technology for producing clean energy. In particular, the Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) stands out among the various types due to high efficiency at high temperatures (800 ~ 1000°C) resulting in high cost for power generation. The operating temperature decreasing allows the use of non expensive materials and increases cell life time. One of the challenges for reducing the operating temperature is to increase the electrical conductivity of electrolytes. In this context, the ceria-based electrolytes are an alternative due to its high ionic conductivity at intermediate temperatures (500 ~ 650 °C). In this work, commercial powder of 10 mol% Gd2O3 doped Ceria was co-dopped with X% Sm2O3 (0 <X <2.0), using mechanical mixture. Sintering was carried out by conventional method at temperatures of 1400, 1450 and 1500 ° C with 2, 10 and 20 hours of soak time. Relative density above 93% was obtained for all sintering conditions. The grain growth was favored by codopping, specially for samples sintered at 1500 °C - 10 and 20 h, and 1450 °C - 20 h, indicating that in these sintering conditions samarium addition favored the diffusion in the grain boundary region. The highest total electrical conductivity was obtained for 0.5 mol% Sm2O3 sample sintered at 1500 °C-2 h. The values of electrical conductivity for grain and grain boundary, both specific and apparent, didn t achieve the maximum value for the same co-dopped content and the same sintering condition.
publishDate 2011
dc.date.issued.fl_str_mv 2011-09-16
dc.date.available.fl_str_mv 2012-02-16
2016-06-02T19:12:17Z
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2016-06-02T19:12:17Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv ARAÚJO, Huyrá Estevão de. CeO2 - 10% MOL Gd2O3: efeito da codopagem com X% MOL Sm2O3 (O5X52) na microestrutura e na condutividade elétrica. 2011. 164 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2011.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/858
identifier_str_mv ARAÚJO, Huyrá Estevão de. CeO2 - 10% MOL Gd2O3: efeito da codopagem com X% MOL Sm2O3 (O5X52) na microestrutura e na condutividade elétrica. 2011. 164 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2011.
url https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/858
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.authority.fl_str_mv 70fa011e-1108-4239-97ab-fe5cd4b2d233
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSCar
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSCAR
instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
instname_str Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron_str UFSCAR
institution UFSCAR
reponame_str Repositório Institucional da UFSCAR
collection Repositório Institucional da UFSCAR
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/38635e32-d69c-44d7-a112-47770e6e3468/download
https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/2b7b6b71-0b68-40b2-bc7e-c95027a9855b/download
https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/3809357b-651b-4f29-9d56-8f56a79a7d49/download
bitstream.checksum.fl_str_mv 9d35c5dd74ea53d154ccc1b44b675b51
dd1c4172f8e886f52e4082cca307ccde
5053d2dbfadb32f850d6fa754dda1c28
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
repository.mail.fl_str_mv repositorio.sibi@ufscar.br
_version_ 1851688734779506688