ELETRÓLITO SÓLIDO PROTONICO

Aluno de Iniciação Científica: Letícia Vitola Pasetto (LACTEC)

Curso: Engenharia Química (MT)

Orientador: Marcos Antonio Coelho Berton

Co-Orientador: .

Colaborador: Letícia Vitola Pasetto, Nastenka Patzsch Wanderley, Marcos Antonio Coelho Berton

Departamento: LACTEC

Setor: Tecnologia

Palavras-chave: Eletrólito sólido, Condutor protônico, BaCeO3 dopado

Área de Conhecimento: 30305020 - CERÂMICOS

 

Cerâmicas condutoras protônicas vêm ganhando destaque em uma gama de aplicações, dentre elas, como eletrólito sólido em células a combustível de óxido sólido. Uma classe de materiais condutores protônicos que vem ganhando destaque são as cerâmicas a base de cerato de bário. O cerato de bário puro não é um bom condutor protônico, mas a sua condutividade protônica aumenta significativamente com a dopagem com cátions aliovalentes na rede da céria. A dopagem é a responsável pela geração de vacâncias de oxigênio, que por sua vez são responsáveis pelo aumento da condutividade, pois estão envolvidas no mecanismo de condução. Nesta classe, destacam-se os ceratos de bário dopado com ítria e com gadolínia. A baixa estabilidade química frente a vapor d’água e dióxido de carbono destes compostos tem sido contornada adicionando no composto o elemento zircônio, responsável pela formação dos zirconatos. Com base nos resultados da literatura fica claro que com uma combinação apropriada entre o cerato de bário e o zirconato de bário e determinados aditivos, pode ser obtido um composto com ótima condutividade protônica e boa estabilidade química. Entretanto, ainda são poucos e recentes os estudos sobre estes condutores protônicos quando comparados com os condutores iônicos para aplicação em células a combustível de óxido sólido. Neste trabalho foi obtido pelo método dos precursores poliméricos, uma composição apropriada com os elementos Ba, Ce, Zr, Gd e Ni (simbolizado por BCZGN) e caracterizados por MEV, EDS e EIE. O elemento níquel na composição tem sido utilizado como aditivo para melhorar as propriedades de densificação de eletrólito sólido a base de cerato de bário. Entretanto, aditivos como o níquel geram fenômenos de migração para a superfície da amostra durante o processo de sinterização. Foram preparados eletrólitos sólidos na composição BaCe0,4Zr0,4Gd0,16Ni0,04O2,9 e na BaCe0,4Zr0,4Gd0,2O2,9. A superfície da amostra de BCZGN (aquela que possui níquel na composição) foi analisada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com análise química superficial por EDS, onde foram evidenciadas regiões ricas em níquel. A condutividade da composição contendo níquel foi obtida por espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) em atmosfera de ar, em diferentes temperaturas, na faixa entre 400 °C e 700 °C. Algumas amostras de BCZGN e de BaCe0,4Zr0,4Gd0,2O2,9 foram polidas e as suas superfícies também foram analisadas por MEV.

 

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