Síntese e caracterização elétrica do eletrólito sólido Ba5Nb4O15 para utilização em células a combustível

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Cruz, Matheus Carvalho
• Orientador(a): Chinelatto, Adriana Scoton Antonio
• Banca de defesa: Lara, Alfredo José, Gelfuso, Maria Virginia
• 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: Condutividade protônica; Perovisquitas hexagonais; Niobato de bário; Protonic conduction; Hexagonal perovskites; Barium niobate
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
• Link de acesso: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3247

Uma alternativa para se reduzir a temperatura de operação das células a combustível de óxido sólido (CaCOS) é a utilização de eletrólitos condutores protônicos. Dessa forma, este trabalho avaliou a viabilidade do composto Ba5Nb4O15 (BNO) como possível candidato a eletrólito para CaCOS, o qual possui estrutura de perovisquita hexagonal e possibilidade de apresentar condutividade protônica. Para isso, comparou-se a sinterabilidade do niobato de bário através da densificação, após serem sintetizados via mistura de óxidos, conformados e sinterizados em duas temperaturas: 1250 e 1450 ºC. Além disso, analisou-se a influência da adição de dopantes de menor valência (titânio e zircônio) na estrutura e nas propriedades elétricas da fase pura. As amostras foram caracterizadas por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de impedância. As medidas elétricas foram realizadas na faixa de 350 ºC a 550 ºC, em atmosfera de ar seco e ar úmido. Em geral, a melhor temperatura de sinterização para a obtenção da fase pura de BNO é a de 1250 ºC, devido ao processo de dessinterização, no qual acima dessa temperatura não há mais densificação. As energia de ativação obtidas e as condutividades foram as seguintes: 0,78 eV e 2,03x10-6 S.cm-1 (BNO); 0,48 eV e 7,81x10-6 S.cm-1 (0,3 % mol de Ti); e 0,76 eV e 8,71x10-6 S.cm-1 (0,5 % mol de Zr). Apesar das amostras não terem densificado o suficiente os resultados corrigidos pela lei de Archie mostraram que a dopagem do BNO melhora suas propriedades elétricas.