Estudo da sinterização de eletrólito sólido de céria dopada com gadolínia - Ferreira, Gislaine Bezerra Pinto (2012)
As células a combustível são dispositivos eletroquímicos que convertem energia química em energia elétrica por uma reação direta. As células a combustíveis de óxido sólidos (Solid Oxide Fuel Cell - SOFC) operam em temperaturas entre 900 e 1000ºC, com eletrólitos de cerâmica. Atualmente o material mais utilizado é a zircônia estabilizada com ítria, no entanto a alta temperatura de operação pode causar problemas de instabilidade e incompatibilidade de materiais, degradação térmica e alto custo dos materiais periféricos. Com a intenção de minimizar esses problemas, são realizadas pesquisas para desenvolver células a combustível de óxido sólido de temperatura intermediária (IT-SOFC) que operam na faixa de temperatura de 600 a 800ºC, utilizando céria dopada com gadolínia como um dos mais promissores materiais para eletrólitos de IT-SOFC devido à alta condutividade iônica e uma boa compatibilidade com os eletrodos. Formas de inibir o crescimento do grão durante a sinterização para melhorar as propriedades dos eletrólitos são investigadas. Para tal, é utilizada a técnica de sinterização em dois passo (two-step sintering - TSS), que consiste em submeter a amostra a dois estágios de temperatura. O primeiro estágio visa atingir a densidade crítica para dar início ao processo de sinterização. Em seguida a amostra é submetida a um segundo estágio de temperatura capaz de dar continuidade à sinterização sem que haja acelerado crescimento de grão, até sua total densificação. O principal objetivo deste trabalho foi produzir eletrólitos de céria dopada com gadolínia pelo processo de sinterização em dois passos. Neste contexto foram produzidas amostras a partir de pós micrométricos e nanométricos através de duas rotas de sinterização em dois passos. Foram obtidas amostras com elevada densidade relativa, superior a 90%. Os tamanhos médios de grãos obtidos estão na faixa de 0,37 µm a 0,51 µm. Foram obtidas amostras com condutividade iônica total de 1,8x10-2 S.cm e energia de ativação de 0,76 eV. A partir dos resultados obtidos neste trabalho, foi possível obter amostras de céria dopada com gadolínia através da técnica de sinterização em dois passos, utilizando rotas modificadas com características e propriedades necessárias para serem aplicadas como eletrólitos de células a combustível de óxido sólido.