Sinterização Convencional e por micro-ondas da perovskita BaCe0,2Zr0,7Y0,1O3-δ para utilização em células a combustível de óxido sólido.

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Hagy, Lidyanne da Silva
• Orientador(a): Chinelatto, Adriana Scoton Antonio
• Banca de defesa: Pianaro, Sidnei Antonio , Pallone, Eliria Maria de Jesus Agnolon
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual de Ponta Grossa
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais
• Departamento: Departamento de Engenharia de Materiais
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: célula a combustível; perovskita; eletrólito; sinterização por micro- ondas; fuel cell; perovskite; electrolyte; microwave sintering
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
• Link de acesso: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3605

As células a combustível são formadas por dois eletrodos separados por um eletrólito e produzem energia através de fontes renováveis. Dentre os tipos de células a combustível estão as Células a Combustível de Óxido Sólido (CaCOS), as quais operam com um eletrólito cerâmico sólido denso e cuja temperatura de operação é a mais alta em relação aos demais tipos. Uma rota promissora para a redução da temperatura de operação desse tipo de célula a combustível é a utilização de cerâmicas com condução protônica, como as perovskitas a base de cerato de bário e zirconato de bário, que, porém, demandam longos tempos e altas temperaturas de sinterização. Para aprimorar a sinterabilidade destas cerâmicas, recursos que podem ser utilizados são a adição de óxidos que atuam como auxiliares de sinterização e outros métodos de sinterização não convencional, como aqueles que utilizam a radiação de micro-ondas. Neste trabalho, foi estudada a sinterização convencional (entre 1200°C e 1500°C/4h) e por micro-ondas (entre 1300°C e 1500°C/0,5h) da perovskita de composição BaCe0,2Zr0,7Y0,1O3-δ (BCZY) para atuar como eletrólito de CaCOS com condutividade protônica. O método de síntese utilizado foi o de reação no estado sólido, e foram utilizados como aditivos de sinterização os óxidos ZnO e NiO, nos percentuais de 2 e 4%mol para cada óxido. Após a síntese, em todas as composições estudadas foram identificadas mais três fases nos difratogramas de raio X, além da fase BCZY. Após a sinterização convencional e por micro-ondas foram verificados picos exclusivamente referentes à fase BCZY. A adição dos óxidos, utilizados como aditivos de sinterização mostrou-se eficiente, pois as densidades relativas alcançaram valores acima de 95%, mesmo nas menores temperaturas da sinterização convencional. Na sinterização por micro-ondas os aditivos também tiveram efeito na sinterabilidade e, comparando com o método convencional, foi obtida uma redução de 3,5h no patamar de queima. Na análise microestrutural, realizada por microscopia eletrônica de varredura com mapeamento por EDS, foram identificadas segundas fases nas composições com uso de aditivos e uma maior homogeneidade na distribuição dos elementos para a sinterização por micro-ondas. Nas amostras densas, foram realizadas medidas de espectroscopia de impedância onde constataram-se os maiores valores de condutividade total para a composição com 2%mol ZnO e com 2%mol NiO, sinterizadas em 1300°C/4h convencionalmente. Na sinterização por micro-ondas o maior valor de condutividade, equiparável ao da convencional, foi observado para uma condição de queima de 1400°C/0,5h, na composição com 2%mol ZnO.