Síntese e caracterização de cerâmicas à base de céria duplamente dopada

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2011
Autor(a) principal: Ferreira, Reginaldo
Orientador(a): Berton, Marcos Antonio Coelho
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Oxidos de cerio
Eletrolitos
Combustão
Engenharia de Materiais e Metalurgia
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1884/28832
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Marcos Antonio Coelho Berton
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPEBerton, Marcos Antonio CoelhoFerreira, Reginaldo2024-05-24T14:11:06Z2024-05-24T14:11:06Z2011https://hdl.handle.net/1884/28832Orientador: Prof. Dr. Marcos Antonio Coelho BertonDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia - PIPE. Defesa: Curitiba, 02/05/2011Bibliografia: fls. 42-46Área de concentração: Engenharia e Ciências dos materiaisResumo: Materiais condutores de íons oxigênio à base de céria dopada têm atraído a atenção de muitos pesquisadores por oferecer elevada condutividade iônica a temperaturas relativamente baixas (_600 oC). Esta característica torna estes materiais eletrólitos promissores para aplicações em células a combustível de óxido sólido (solid oxide fuel cell - SOFC), operando em temperaturas intermediárias (600 - 800 oC). A condutividade iônica da céria dopada tem sido intensamente investigada quanto aos diferentes tipos de dopantes e as suas distintas concentrações. Vários estudos indicam que composições de céria dopada com samário ou com gadolínio são as que exibem as maiores condutividades na faixa de temperatura de interesse para aplicações em SOFCs. No entanto, alguns resultados publicados na literatura sugerem que a dupla dopagem pode ser mais eficaz que a monodopagem no aumento a condutividade iônica da céria. Em vista deste panorama, este trabalho teve como objetivo geral o estudo da influência da dupla dopagem (com La3+ e Sm3+) na microestrutura e nas propriedades elétricas dos eletrólitos sólidos à base de céria. Para a realização deste estudo, amostras de céria dopada foram sintetizadas, pelo método da combustão com glicina, em cinco composições diferentes (Ce0;8Sm0;2??xLaxO1;9 com x=0,00; 0,05; 0,10; 0,15; 0,20). A caracterização dos pós e das amostras sinterizadas foram realizadas por difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e por análises da área superficial específica (Brunauer-Emmett-Teller - BET). As propriedade elétricas das amostras foram avaliadas por espectroscopia de impedância. Os principais resultados mostraram que a técnica de combustão com glicina é um método efetivo para a obtenção de pós nanonarticulados, pouco aglomerados e com elevada homogeneidade. Também foi observado que a substituição gradativa do samário por lantânio dificulta a densificação das amostras sinterizadas, resultando em pastilhas com maior grau de porosidade. Além disso, observou-se que nas composições contendo os dois dopantes, o aumento do teor de La3+ induz a redução do tamanho médio dos grãos. A caracterização elétrica dos compactos mostrou que as composições contendo La3+ e Sm3+ apresentam menor resistividade intragranular que aquelas contendo apenas Sm3+ . No entanto, o efeito da adição de La3+ na resistividade intergranular foi prejudicial, aumentando a resistividade do contorno de grão.Abstract: Ceria-based materials have attracted attention of many researchers due its great ionic conductivity at relatively low temperatures (_600 oC). This characteristic make the ceria-based materials a promissing candidate for applicantion as electrolyte in intermediate temperature (600 - 800 oC) solid oxid fuel cell (IT-SOFC). The ionic conductivity of doped ceria has been extensively investigated with respect to different dopants and dopant concentration. Many studies show that the composition of ceria doped with samarium or gadolinium exhibited the highest condutivity in the range of temperature for applications in IT-SOFCs. However, some results published suggests that ceria solid solutions with more than one dopant can be more efficient, in terms of the ionic conductivity, than ceria solid solution containing a single dopant. This work aimed to study the influence of co-doped (with La3+ and Sm3+) in the microstructure and in the electrical properties of ceria-based solid electrolytes. For this study, five compositions of doped ceria (Ce0;8Sm0;2??xLaxO1;9 with x=0,00; 0,05; 0,10; 0,15; 0,20) were synthesized by the combustion method using glycice as a fuel. The characterization of the powders and on the sintered samples were made by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and by (Brunauer-Emmett-Teller - BET) analysis. The electrical properties of the samples were investigated by impedance spsctroscopy. The mainly results showed that the combustion method with glycine is an effective method to obtain the nanoparticles of doped ceria, weakly agglomerated and with high homogeneity. It was also observed that the progressive substitution of samarium for lantanum difficults the densification of the samples, which results in pellets with higher porosity. Furthermore, it was observed that, among the compositions with both dopants, increasing La3+ induces a reduction in the grain size of the sintered ceramics. The electrical characterization of the compacts showed that the compositions doped with La3+ e Sm3+ exhibits lower bulk resistivity than the compositions doped only with Sm3+. Otherwise, the effect of the addiction of La3+ in the intergranular resistivety was prejudicial, increasing the grain boundary resistivity.53f. : il., grafs., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalOxidos de cerioEletrolitosCombustãoEngenharia de Materiais e MetalurgiaSíntese e caracterização de cerâmicas à base de céria duplamente dopadainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - REGINALDO FERREIRA.pdfapplication/pdf5270554https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/28832/1/R%20-%20D%20-%20REGINALDO%20FERREIRA.pdf7fe130ca9bb96727b649730214e2efebMD51open accessTEXTR - D - REGINALDO FERREIRA.pdf.txtExtracted Texttext/plain118455https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/28832/2/R%20-%20D%20-%20REGINALDO%20FERREIRA.pdf.txt9bd5446f6bc744714c66a14d133a5792MD52open accessTHUMBNAILR - D - REGINALDO FERREIRA.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1117https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/28832/3/R%20-%20D%20-%20REGINALDO%20FERREIRA.pdf.jpg55c617d46badf55eeece0d1c6e188d52MD53open access1884/288322024-05-24 11:11:06.661open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/28832Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-05-24T14:11:06Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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