Síntese e caracterização da perovskita BaCe0,2Zr0,7Y0,1O3- δ para uso como eletólito sólido em células a combustível usando aditivos de sinterização e obtidas por método pechini modificado e reação no estado sólido

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Viechineski, Flavia Nocêra
• Orientador(a): Chinelatto, Adriana Scoton Antonio
• Banca de defesa: Gelfuso, Maria Virgínia , Kubaski, Evaldo Toniolo, Wendler, Leonardo Pacheco, Serbena, Francisco Carlos
• Tipo de documento: Tese
• 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; eletrólito; perovskita; aditivos de sinterização; fuel cell; electrolyte; perovskite; sintering additives
• Área do conhecimento CNPq: Engenharia de Materiais
• Link de acesso: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/4519

Emissões de gases do efeito estufa têm provocado grande mobilização por parte da comunidade que deseja buscar alternativas sustentáveis para o fornecimento de energia global. Uma dessas alternativas, é a construção de células a combustível, que tem como princípio a conversão da energia química em energia elétrica gerando como subprodutos calor e vapor de água. As células a combustível de óxido sólido principalmente as que funcionam a partir do transporte de prótons, tem ganhado destaque, devido a característica de necessitarem de temperaturas intermediárias para seu funcionamento e apresentarem bom desempenho e eficiência. A construção do eletrólito (componente da célula) é um desafio, no entanto algumas formulações apresentam-se promissoras como BaCe0,2Zr0,7Y0,1O3-δ (BCZY27), acrescida de aditivos de sinterização. O ZnO é o aditivo de sinterização mais estudado em composições do tipo perovskita, no entanto outros aditivos oferecem vantagens como Fe2O3 e Mn2O3, os quais não aparecem em estudos para a composição BCZY27 na literatura. O presente trabalho tem por objetivo estudar a formulação BCZY27 acrescida de ZnO, Fe2O3 e Mn2O3 obtida pelo método Pechini Modificado e acrescida de ZnO, Fe2O3 para composições obtidas por reação no estado sólido. Após a síntese dos pós pelos dois métodos e a sinterização a 1500°C, as amostras foram caracterizadas por difração de raios X (DRX) com análise Rietveld, microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de energia dispersiva (MEV-EDS), densidade e porosidade aparente e espectroscopia de impedância. Os resultados mostraram densificação efetiva (acima de 95%) para composições obtidas pelo método Pechini modificado, independente do aditivo de sinterização utilizado, sendo que o processo ocorreu via fase líquida, e densificação abaixo da necessária para os pós obtidos por reação no estado sólido. Análises mostram que o uso de Fe2O3 e Mn2O3 nas composições proporcionou a formação de fases secundárias durante a sinterização reduzindo a condutividade e elevando a energia de ativação quando comparada a composição acrescida de ZnO. O uso desse aditivo na composição obtida por reação no estado sólido resultou na formação de uma fase secundária, no entanto valores de densidade, energia de ativação e condutividade encontram-se dentro do ideal para uso como eletrólito. O resultado mais promissor encontrado foi para a composição obtida por Pechini Modificado com aditivo ZnO, onde o valor de densificação foi de aproximadamente 98%, energia de ativação de 0,47eV e condutividade de 1,07∙10-3 S/cm, sendo que para essa composição não houve formação de fase secundária acreditando que o zinco foi incorporado a estrutura da perovskita.