Estudo da co-dopagem com Gd2O3 e CuO em soluções sólidas à base de céria

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Silva, Thamyscira Herminio Santos da
• Orientador(a): Macedo, Daniel Araújo de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal da Paraíba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
• Departamento: Engenharia de Materiais
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Eletrólitos; Céria; Sinterização; Condutividade; Electrolytes; Doped; Ceria; Sintering; Densification; Conductivity
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
• Link de acesso: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/11768

Devido a demanda crescente por novas fontes de energia, as células a combustível de óxido sólido se mostram como uma boa alternativa para suprir essa demanda, pois esses dispositivos eletroquímicos possuem grande flexibilidade de combustíveis e aplicações. As soluções sólidas à base de céria (CeO2) têm sido consideradas materiais promissores para aplicação como eletrólitos, devido as condutividades iônicas serem maiores em comparação com o eletrólito tradicional de zircônia estabilizada com ítria. A desvantagem dos eletrólitos à base de céria está na necessidade de altas temperaturas de sinterização para completa densificação do material. A solução para a reduzir a temperatura de sinterização da céria dopada está relacionada com a adição de óxidos de metais de transição com baixo ponto de fusão, tais como CuO. Deste modo, o presente trabalho é focado na investigação do comportamento de soluções sólidas de céria com adição de CuO, avaliando o efeito do teor de óxido de gadolínio (Gd2O3) sobre a sinterabilidade, microestrutura e propriedades elétricas. O método dos precursores poliméricos foi utilizado para sintetizar composições nominais Ce0,99-xGdxCu0,01O2-δ (0 ≤ x ≤ 0,3). Foi utilizada a análise térmica em pós tratados termicamente a 300 °C para determinar a temperatura ideal de calcinação. A difração de raios X em conjunto com o refinamento Rietveld foi aplicada aos pós calcinados para determinar suas características cristalográficas. O estudo da sinterabilidade foi realizado por dilatometria até temperatura de 1200 °C. A densidade relativa foi determinada em amostras sinterizadas a 950, 1000 e 1050 °C e a caracterização microestrutural foi investigada por MEV para determinar o tamanho médio de grão. As propriedades elétricas foram investigadas por espectroscopia de impedância. Os resultados de DRX indicam a formação eficaz de soluções sólidas cristalinas, com estrutura do tipo fluorita, havendo uma redução do tamanho de cristalito com o aumento do teor de gadolínia. A dopagem com gadolínia favorece a densificação e diminui o tamanho do grão. A condutividade elétrica aumenta com a adição de gadolínia, atingindo um máximo de 7,81 mS/cm a 600 °C para amostra contendo 15% em mol deste dopante.