Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-03-24T18:31:01Z No. of bitstreams: 1 LiviaCristinaDeOliveiraFelipe_DISSERT.pdf: 4175300 bytes, checksum: 7a374fa731617109863f5425fa952ac8 (MD5) / Approved for entry into archive by Monica Paiva (monicalpaiva@hotmail.com) on 2017-03-24T18:45:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LiviaCristinaDeOliveiraFelipe_DISSERT.pdf: 4175300 bytes, checksum: 7a374fa731617109863f5425fa952ac8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-24T18:45:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LiviaCristinaDeOliveiraFelipe_DISSERT.pdf: 4175300 bytes, checksum: 7a374fa731617109863f5425fa952ac8 (MD5) Previous issue date: 2014-11-14 / C?lulas a combust?vel parecem ser hoje uma das solu??es mais eficientes e eficazes para os problemas ambientaisque enfrentamos. S?o dispositivos que convertem eletroquimicamente energia qu?mica em eletricidade.Perovskitas a base de Cobaltita Ferrita de Lant?nio dopada com Estr?ncio (LSCF) tem sido largamente estudadas para aplica??o como catodos de c?lulas a combust?vel de ?xido s?lido (SOFC) por possu?rem algumas vantagens como alta estabilidade qu?mica e t?rmica, baixa diferen?a no coeficiente de expans?o t?rmica e compatibilidade f?sico-qu?mica com os outros componentes da c?lula e alta condutividade el?trica. O objetivo deste trabalho foi produzir meia c?lula a combust?vel, catodo/eletr?lito, sintetizando perovskitas do tipo La0,7Sr0,3Co0,5Fe0,5O3 pelo m?todo sol-gel, depositando-as na forma de filmes finos em substrato ZrO2-8%Y2O3 pela t?cnica de spin-coating, avaliando as condi??es de deposi??o, tais como, velocidade de deposi??o, n?mero de camadas, ader?ncia do filme ao substrato. Os p?s de La0,7Sr0,3Co0,5Fe0,5O3 como obtidos, foram calcinados a 500, 700, 900 e 1100?C/2h e caracterizados por difratometria de raios X (DRX), microscopia eletr?nica de varredura com canh?o de el?trons por emiss?o de campo (FEG-MEV) e an?lise t?rmica (TG-DTA). As pastilhas de ZrO2-8%Y2O3 foram sintetizadas a 1400, 1500 e 1600?C/6h, e caracterizadas por difratometria de raios X (DRX) e densidade pelo M?todo de Arquimedes. Os filmes obtidos foram tratados termicamente a 900?C/2h. A caracteriza??o microestrutural dos filmes foi feita utilizando a t?cnica de Microscopia Eletr?nica de Varredura (MEV). O m?todo de s?ntese utilizado proporcionou a obten??o de nanop?s com estrutura perovskita e morfologias adequadas para aplica??o como catodo em c?lulas a combust?vel de ?xido s?lido. O m?todo de deposi??o permitiu obter filmes cer?micos com boa ader?ncia aos substratos e espessuras abaixo de 10 ?m.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-12-01T23:25:10Z No. of bitstreams: 1 GrazieleLopesDeSouza_DISSERT.pdf: 2319933 bytes, checksum: 41ca637533facb729220921e1dc4c6ce (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-12-05T20:18:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 GrazieleLopesDeSouza_DISSERT.pdf: 2319933 bytes, checksum: 41ca637533facb729220921e1dc4c6ce (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-05T20:18:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GrazieleLopesDeSouza_DISSERT.pdf: 2319933 bytes, checksum: 41ca637533facb729220921e1dc4c6ce (MD5) Previous issue date: 2017-01-30 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / As c?lulas a combust?vel de ?xido s?lido s?o os dispositivos mais eficientes at? ent?o inventados para a convers?o de combust?veis qu?micos diretamente em energia el?trica. Estes dispositivos ainda apresentam como desvantagem o funcionamento em temperatura relativamente elevada. Catodos da s?rie La2-xNiO4+d com estrutura K2NiF4 t?m se mostrado promissores condutores mistos a temperaturas intermedi?rias. O interesse por estes ?xidos como material funcional para catodo deve-se principalmente ? sua permeabilidade a oxig?nio e sua estabilidade qu?mica e t?rmica. Este material tem coeficiente de expans?o t?rmica compat?vel com eletr?litos pertencentes a fam?lia La10-x(SiO4)6O2+-d com estrutura apatita. Estes eletr?litos t?m condutividades superiores aos eletr?litos ? base de zirc?nia, se utilizados na mesma faixa de temperatura que o catodo acima citado. Este trabalho reporta a s?ntese de p?s de silicato de lant?nio tipo apatita de composi??o La10Si6O27 e niquelato de lant?nio (La2NiO4) para serem usados como materiais de eletr?lito e catodo, respectivamente, em c?lulas a combust?vel de ?xido s?lido. O silicato de lant?nio foi obtido a partir de uma rota qu?mica de co-precipita??o, enquanto o catodo foi obtido pelo m?todo do citrato. O procedimento de s?ntese proposto neste trabalho para a obten??o do material de eletr?lito ? vantajoso por reduzir o consumo de energia e o tempo de processamento, elementos chaves para reduzir o custo total de manufatura. Ao termino das s?nteses os p?s precursores foram caracterizados por an?lise termogravim?trica. Os p?s de silicato de lant?nio foram calcinados entre 500 e 900 ?C e caracterizados por difratometria de raios X com refinamento Rietveld dos dados de difra??o e microscopia eletr?nica de varredura (MEV). O niquelato de lant?nio foi calcinado em uma ?nica temperatura, 1200 ?C, por 4h e caracterizado por MEV. A caracteriza??o estrutural do eletr?lito indicou a forma??o de material com fase secund?ria ap?s calcina??o a 900 ?C. O efeito da temperatura de sinteriza??o, variada entre 1400 a 1450 ?C, nas propriedades el?tricas foram investigados por espectroscopia de imped?ncia entre 400 e 800 ?C em atmosfera de ar. O eletr?lito de silicato de lant?nio sinterizado a 1450 ?C apresentou condutividade el?trica total de 2,12x10-3 S.cm-1 a 700 ?C, pr?ximos aos da literatura para amostras sinterizadas a 1500 ?C. O desempenho eletroqu?mico como material de catodo foi avaliado em uma configura??o de c?lula sim?trica (catodo/substrato/catodo) usando a t?cnica de espectroscopia de imped?ncia. Catodos de niquelato de lant?nio obtidos por serigrafia e sinterizados a 1300 ?C por 4 h apresentaram uma resist?ncia espec?fica de ?rea (REA) de 2,85 ohm.cm2 a 800 ?C em atmosfera de oxig?nio. O niquelato de lant?nio foi misturado com o material do eletr?lito e sinterizado na mesma temperatura usada para sinteriza??o do filme de catodo a fim de avaliar poss?veis rea??es qu?micas entre estes materiais. Os materiais mostraram bons resultados eletroqu?micos se comparados com a literatura e estabilidade qu?mica at? a temperatura de 1300 ?C. / Solid oxide fuel cells are the most efficient devices ever invented for the conversion of chemical fuels directly into electrical energy. These devices still have the disadvantage of operating at relatively high temperature. La2-xNiO4+d cathode, series materials with structure K2NiF4, have been considered as very promising materials due to their high mixed ionic electronic to intermediate temperature. The interest in these oxides as functional material for cathode increased because of its oxygen permeability and its stability. This material has coefficient of thermal expansion compatible with electrolytes from the La10-x(SiO4)6O2+-d family and apatite structure. These electrolytes have higher conductivities than zirconia-based electrolytes if used in the same temperature range as the above-mentioned cathode. This work reports the synthesis of apatite-type lanthanum silicate powders with nominal composition La10Si6O27 and Lanthanum nickelate (La2NiO4) for using as electrolyte and cathode materials, respectively, in solid oxide fuel cells. The lanthanum silicate was obtained from a co-precipitation chemical route, while the cathode was obtained by the citrate method. The herein proposed synthetic procedure is advantageous in reducing energy consumption and processing time, key elements to decrease the total manufacturing cost. At the end of the syntheses, the precursors powders were characterized by thermogravimetric analysis. The lanthanum silicate powders as prepared were calcined between 500 and 900 ?C and characterized by X-ray diffraction (XRD), Rietveld refinement and scanning electron microscopy (SEM). Already the lanthanum nickelate was calcined in a single temperature 1200 ?C for 4h and characterized by SEM. The structural characterization of the electrolyte indicated the formation of biphasic material after calcination at 900 ?C. The effect of sintering temperature, ranging from 1400 to 1450 ?C, on the electrical properties was investigated by impedance spectroscopy. Electrical measurements were recorded in the 400 ? 800 ?C temperature range in air. The lanthanum silicate electrolyte sintered at 1450 ?C exhibited total electrical conductivity 2.12 x 10-3 S.cm-1 in 700 ?C comparable with samples from literature prepared and sintered at 1500 ?C. The electrochemical performance as cathode material was evaluated in a symmetrical cell configuration (cathode/substrate/cathode) using the electrochemical impedance spectroscopy. Lanthanum nickelate cathodes obtained by screen printing and sintered at 1300 ? C for 4 h had an area specific resistance (ASR) of 2.85 ohm.cm2 at 800 ? C under oxygen atmosphere. Lanthanum nickelate was mixed with the electrolyte material and sintered at the same temperature used to sinter the cathode film, in order to evaluate possible chemical reactions between them. The materials showed good electrochemical results compared to the literature and chemical stability up to 1300 ? C.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LaureniaMPG_DISSERT.pdf: 2747629 bytes, checksum: a8b9f0209bf9acabd46832a08265ed7f (MD5) Previous issue date: 2012-05-08 / The lanthanum strontium cobalt iron oxide (La1-xSrxCo1-yFeyO3 LSCF) is the most commonly used material for application as cathode in Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs), mainly due to their high mixed ionic electronic conductivity between 600 and 800?C. In this study, LSCF powders with different compositions were synthesized via a combination between citrate and hydrothermal methods. As-prepared powders were calcined from 700 to 900?C and then characterized by X-ray fluorescence, X-ray diffraction, thermal analyses, particle size analyses, nitrogen adsorption (BET) and scanning electronic microscopy. Films of composition La0,6Sr0,4Co0,2Fe0,8O3 (LSCF6428), powders calcined at 900?C, were screen-printed on gadolinium doped ceria (CGO) substrates and sintered between 1150 and 1200?C. The effects of level of sintering on the microstructure and electrochemical performance of electrodes were evaluated by scanning electronic microscopy and impedance spectroscopy. Area specific resistance (ASR) exhibited strong relation with the microstructure of the electrodes. The best electrochemical performance (0.18 ohm.cm2 at 800?C) was obtained for the cathode sintered at 1200?C for 2 h. The electrochemical activity can be further improved through surface activation by impregnation with PrOx, in this case the electrode area specific resistance decreases to values as low as 0.12 ohm.cm2 (800?C), 0.17 ohm.cm2 (750?C) and 0.31 ohm.cm2 (700?C). The results indicate that the citrate-hydrothermal method is suitable for the attainment of LSCF particulates with potential application as cathode component in intermediate temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFCs) / A cobaltita de lant?nio dopada com estr?ncio e ferro (La1-xSrxCo1-yFeyO3 LSCF) ? comumente o material mais utilizado para aplica??o como catodo em c?lula a combust?vel de ?xido s?lido (SOFC), principalmente devido a sua elevada condutividade mista i?nica e eletr?nica entre 600 e 800?C. Neste trabalho, p?s de LSCF de diferentes composi??es foram sintetizados via uma combina??o entre os m?todos citrato e hidrotermal. Os p?s como obtidos foram calcinados entre 700 e 900 ?C e caracterizados por fluoresc?ncia de raios X, difratometria de raios X, an?lises t?rmicas, distribui??o de tamanho de part?cula, adsor??o gasosa (BET) e microscopia eletr?nica de varredura. Filmes de composi??o La0,6Sr0,4Co0,2Fe0,8O3 (LSCF6428) foram obtidos por serigrafia de p?s calcinados a 900?C. Os filmes foram depositados sobre substratos de c?ria dopada com gadol?nia (CGO) e ent?o sinterizados entre 1150 e 1200?C. Os efeitos do patamar de sinteriza??o na microestrutura e no desempenho eletroqu?mico dos eletrodos foram avaliados por microscopia eletr?nica de varredura e espectroscopia de imped?ncia. A resist?ncia espec?fica por ?rea apresentou forte rela??o com a microestrutura dos eletrodos. O melhor desempenho eletroqu?mico (0,18 ohm.cm2 a 800?C) foi obtido para o catodo sinterizado a 1200?C por 2 horas. A atividade eletroqu?mica pode ainda ser melhorada mediante ativa??o superficial por impregna??o com PrOx, neste caso a resist?ncia espec?fica por ?rea do eletrodo diminui para valores t?o baixos como 0,12 ohm.cm2 (800?C), 0,17 ohm.cm2 (750?C) e 0,31 ohm.cm2 (700?C). Os resultados obtidos indicam que o m?todo citrato-hidrotermal ? adequado para a prepara??o de particulados de LSCF com potencial aplica??o como catodo em c?lulas a combust?vel de ?xido s?lido de temperatura intermedi?ria (600-800?C)

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GislaineBPF_TESE.pdf: 3300091 bytes, checksum: 8adeb890624a95fdc27ae7d6a3f52ad8 (MD5) Previous issue date: 2012-12-19 / Fuel cells are electrochemical devices that convert chemical energy in electrical energy by a reaction directly. The solid oxide fuel cell (SOFC) works in temperature between 900?C up to 1000?C, Nowadays the most material for ceramic electrolytes is yttria stabilized zirconium. However, the high operation temperature can produce problems as instability and incompatibility of materials, thermal degradation and high cost of the surround materials. These problems can be reduced with the development of intermediate temperature solid oxide fuel cell (IT-SOFC) that works at temperature range of 600?C to 800?C. Ceria doped gadolinium is one of the most promising materials for electrolytes IT-SOFC due high ionic conductivity and good compatibility with electrodes. The inhibition of grain growth has been investigated during the sintering to improve properties of electrolytes. Two-step sintering (TSS) is an interesting technical to inhibit this grain growth and consist at submit the sample at two stages of temperature. The first one stage aims to achieve the critical density in the initiating the sintering process, then the sample is submitted at the second stage where the temperature sufficient to continue the sintering without accelerate grain growth until to reach total densification. The goal of this work is to produce electrolytes of ceria doped gadolinium by two-step sintering. In this context were produced samples from micrometric and nanometric powders by two routes of two-step sintering. The samples were obtained with elevate relative density, higher than 90% using low energy that some works at the same area. The average grain size are at the range 0,37 μm up to 0,51 μm. The overall ionic conductivity is 1,8x10-2 S.cm and the activation energy is 0,76 eV. Results shown that is possible to obtain ceria-doped gadolinium samples by two-step sintering technique using modified routes with characteristics and properties necessary to apply as electrolytes of solid oxide fuel cell / As c?lulas a combust?vel s?o dispositivos eletroqu?micos que convertem energia qu?mica em energia el?trica por uma rea??o direta. As c?lulas a combust?veis de ?xido s?lidos (Solid Oxide Fuel Cell - SOFC) operam em temperaturas entre 900 e 1000?C, com eletr?litos de cer?mica. Atualmente o material mais utilizado ? a zirc?nia estabilizada com ?tria, no entanto a alta temperatura de opera??o pode causar problemas de instabilidade e incompatibilidade de materiais, degrada??o t?rmica e alto custo dos materiais perif?ricos. Com a inten??o de minimizar esses problemas, s?o realizadas pesquisas para desenvolver c?lulas a combust?vel de ?xido s?lido de temperatura intermedi?ria (IT-SOFC) que operam na faixa de temperatura de 600 a 800?C, utilizando c?ria dopada com gadol?nia como um dos mais promissores materiais para eletr?litos de IT-SOFC devido ? alta condutividade i?nica e uma boa compatibilidade com os eletrodos. Formas de inibir o crescimento do gr?o durante a sinteriza??o para melhorar as propriedades dos eletr?litos s?o investigadas. Para tal, ? utilizada a t?cnica de sinteriza??o em dois passo (two-step sintering - TSS), que consiste em submeter a amostra a dois est?gios de temperatura. O primeiro est?gio visa atingir a densidade cr?tica para dar in?cio ao processo de sinteriza??o. Em seguida a amostra ? submetida a um segundo est?gio de temperatura capaz de dar continuidade ? sinteriza??o sem que haja acelerado crescimento de gr?o, at? sua total densifica??o. O principal objetivo deste trabalho foi produzir eletr?litos de c?ria dopada com gadol?nia pelo processo de sinteriza??o em dois passos. Neste contexto foram produzidas amostras a partir de p?s microm?tricos e nanom?tricos atrav?s de duas rotas de sinteriza??o em dois passos. Foram obtidas amostras com elevada densidade relativa, superior a 90%. Os tamanhos m?dios de gr?os obtidos est?o na faixa de 0,37 μm a 0,51 μm. Foram obtidas amostras com condutividade i?nica total de 1,8x10-2 S.cm e energia de ativa??o de 0,76 eV. A partir dos resultados obtidos neste trabalho, foi poss?vel obter amostras de c?ria dopada com gadol?nia atrav?s da t?cnica de sinteriza??o em dois passos, utilizando rotas modificadas com caracter?sticas e propriedades necess?rias para serem aplicadas como eletr?litos de c?lulas a combust?vel de ?xido s?lido