Desenvolvimento de camadas finas de eletrólitos de zircênia depositados por spin coating para células a combustível de óxido sólido / Development of thin layers of zirconia electrolytes deposited by spin coating for solid oxide fuel cells

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

18/08/2010

RESUMO

Este trabalho de mestrado teve como objetivo principal a fabricação de células a combustível de óxido sólido (SOFC) suportadas no anodo com camada de eletrólito depositada por spin coating. As principais etapas envolveram: i) a fabricação e caracterização dos substratos do anodo, o compósito níquel / zircônia estabilizada com ítria (Ni / YSZ); ii) a preparação de suspensões do eletrólito YSZ, as deposições por spin coating do eletrólito com os tratamentos térmicos adequados e iii) a fabricação de SOFCs unitárias, sua observação em microscópio eletrônico de varredura e os testes nas condições de trabalho da célula. O anodo suporte foi produzido com o compósito precursor NiO / YSZ acrescido de materiais carbonáceos (C) como formadores de poros. O comportamento térmico do compósito NiO / YSZ + C foi estudado em diferentes condições e foi evidenciada a redução carbotérmica do NiO sob atmosfera de argônio. Os substratos NiO / YSZ + C foram conformados por compactação e um tratamento térmico adequado que permitiu a co-sinterização da meia-célula (suporte anodo/eletrólito) foi determinado. Suspensões de YSZ foram preparadas visando a deposição por spin coating com um número reduzido de etapas de deposição para se obter camadas do eletrólito de espessura aproximadamente 10 μm densas e homogêneas. Diversos parâmetros como distribuição de tamanhos de partículas, fração de sólidos e temperatura de sinterização foram investigados para obtenção de eletrólitos densos, que foram analisados por meio de imagens de microscopia eletrônica de varredura. Após a co-sinterização da meia-célula, as células unitárias foram completadas com a camada do catodo, à base de manganitas de lantânio dopadas com estrôncio (LSM), depositada por wet spray. Foi investigada a influência da adição de formadores de poros nas camadas de interface entre o anodo e o eletrólito (anodo funcional). As propriedades das SOFCs fabricadas foram estudadas por meio de medidas de impedância e de curvas de polarização na faixa de temperatura 600-800 C, usando hidrogênio como combustível e ar sintético. Os principais resultados evidenciam que foram produzidas camadas densas e homogêneas do eletrólito que resultaram em SOFCs suportadas no anodo com densidade de potência de até aproximadamente 200 mW cm-2

ASSUNTO(S)

engenharia de materiais e metalurgica camadas finas eletrólitos de zircênia thin layers zircênia electrolytes

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