A reação de redução de oxigênio (RRO) foi estudada em eletrocatalisadores com estruturas do tipo core-shell formadas por monocamadas de Pt depositadas sobre nanopartículas a base de Au e Pd, e estruturas hollow formadas de Pt. As nanopartículas core-shell foram sintetizadas por deposição em regime de subtensão utilizando-se substratos de Au e Pd. As estruturas hollow foram preparadas a partir de nanopartículas core-shell de Pt sobre Ni ou Co, seguido por ciclagem eletroquímica em eletrólito ácido. Os eletrocatalisadores foram caracterizados utilizando-se as técnicas de Energia Dispersiva, Difração e Espectroscopia de Absorção de Raios X e Microscopia Eletrônica de Transmissão. Os testes eletroquímicos foram feitos voltametria cíclica e curvas de polarização em eletrodo rotatório. Os catalisadores do tipo core-shell mostraram uma alta atividade para a RRO, o que foi associado a mudanças nas propriedades eletrônicas e geométricas da Pt, causadas pela presença dos átomos de Au e Pd, que conduzem a uma menor força de adsorção Pt-O. Neste caso, temos um melhor balanço de reatividade para as tendências opostas de quebra e formação de ligações nos intermediários reacionais adsorvidos na superficie do eletrocatalisador. As nanopartículas de Pt hollow apresentaram maior atividade que o electrocalisador de Pt/C. Isto foi atribuído aos fenômenos de contração da rede cristalina e abaixamento do centro de banda d da Pt devido à ligação da Pt com Ni ou Co remanescente na partícula. Estas estruturas mostraram que é possível o desenvolvimento de eletrocalisadores com baixa carga de platina, mas com atividade superior ao do material no estado-da-arte de Pt/C, através de modificações na estrutura e composição da nanopartícula. / The oxygen reduction reaction (ORR) was studied on eletrocatalysts with core-shell structures formed by Pt monolayers deposited on Au and Pd, and by hollow strutures of Pt. The core-shell nanoparticles were synthesized by the Under Potention Deposition technique, using Au and Pd as substrates. The hollow structures were prepared starting foram core-shell nanoparticles of Pt deposited on Ni or Co, followed by electrochemical cycling in acid media. The eletrocatalysts were characterized using techniques of X Ray Diffration, Energy Dispersive X Ray Spectroscopy, X Ray Absorpion Spectroscopy, and Transmission Electron Microscopy. The electrochemical tests were cyclic voltammetry, and polarization curves with rotating disk electrode. The core-shell electrocatalysts howed high activity for the ORR, this increase being associated with changes in the geometric and electronic properties of Pt, caused by the presence of Au and Pd atoms, leading to a lower adsorpion strength of Pt-O. This effect conducts to a better balance of reactivity for the two opposing tendencies of breaking and bond formation in the reaction intermediates adsorbed on the catalyst surface. The Pt hollow nanoparticles showed higher activity in relation to that of Pt/C, which was attributed to the effects of contraction of the Pt lattice and the Pt electronic strutucture modification, which results ind down-shift of the Pt d-band center, leading to a lower Pt-O adsorption strength. This work has demonstrated that it is possible to design electrocatalyst structures with low Pt loading, but with higher electrocatalytic activity compared to that of the state-of-the-art Pt/C material, using changes in the nanoparticle structure and composition.

Os filmes micrométricos contendo óxido misto de lantânio, estrôncio, cobalto e ferro (La0,60Sr0,40)(Co0,20Fe0,80)O3-δ - LSCF, misturado com (Ce0,90Gd0,10)O1,95 - CGO, são relevantes para a utilização como camada funcional para o cátodo da Célula a Combustível de Óxido Sólido de Temperaturas Intermediárias. Estes filmes foram depositados no um substrato cerâmico e denso de CGO ou CGO sobre (ZrO2)0.92(Y2O3)0.08 - YSZ. O estudo deste cátodo é fundamental, pois é nele que ocorre a reação de redução do gás oxigênio, e o seu desempenho eletroquímico depende da interface destes dois materiais. Neste sentido, o presente trabalho contribui para a síntese dos particulados de LSCF para o processamento de filmes, utilizando a técnica de deposição com uso de aerógrafo e para sua conformação em camadas contendo porosidade com espessuras entre 30 e 50 μm. Inicialmente, os particulados de LSCF foram sintetizados pela técnica do citratos e de LSCFCGO obtidos por mistura mecânica, sendo caracterizados por DRX para a confirmação da formação da estrutura cristalina ortorrômbica para o LSCF e cúbica para CGO. Em seguida, foram preparadas suspensões orgânicas de LSCF, LSCFCGO e CGO que foram alimentadas por gravidade em um aerógrafo manual para deposição sobre substrato do eletrólito. Para a conformação dos substratos de CGO ou YSZ, utilizou-se prensa uniaxial e isostática, sinterização e retificação. Verificaram-se, pelas micrografias, que os substratos CGO e YSZ apresentaram densidades (> 92%) suficientes para serem utilizados como eletrólitos. Os filmes de LSCF e LSCFCGO apresentaram-se com porosidades adequadas (> 30%) e espessura total de aproximadamente 40 μm, com boa aderência ao eletrólito. A presença do cátodo compósito contendo eletrólito de CGO sobre YSZ possibilitou aumento de 25% no desempenho eletroquímico (2,50 Ω.cm2 para 650ºC) em decorrência da melhora na reação de redução do oxigênio na interface cátodo/eletrólito. / The study of micrometrics films of (La0.60Sr0.40)(Co0.20Fe0.80)O3-δ - LSCF mixture with (Ce0.90Gd0.10)O1.95 - CGO is relevant for use as functional cathode of Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cells (ITSOFC). These films were deposited on the CGO or CGO and YSZ dense ceramic substrate, used as electrolyte, structural component of the module. The study of this cathode is fundamental, because is there that occurs oxygen reduction reaction, and the electrochemical performance depends on the interface of these two materials. In this sense, this work contributes for the synthesis of LSCF particulates, for processing films using the wet powder spraying technique, adopted for the conformation of the ceramic films for allowing the attainment porous layers with thicknesses between 30 and 50 μm. Initially, the LSCF particulates were synthesized by the citrate technique and the LSCFCGO produced by solid mixture were characterized by XRD to confirm the formation of LSCF orthorhombic structure and CGO cubic structure. In the stage of formation were prepared organic suspensions of LSCF, LSCFCGO and CGO fed by gravity in a manual airbrush for electrolyte substrate deposition, sintering and grinding for thickness reduction. The micrographs showed that the CGO and YSZ substrates were dense (> 92%) enough to be used as solid electrolyte. The LSCF and LSCFCGO films presented with adequate porosity (> 30%) and total thickness of approximately 40 μm, with good adhesion to electrolyte. The presence of the composite cathode containing CGO or YSZ electrolyte allowed the increase of 25% in the electrochemical performance (2.50 Ω.cm2 to 650ºC) due to improvement in the oxygen reduction reaction at the interface cathode/electrolyte.

A atual situação de degradação ambiental tem sido muito discutida nos últimos anos. Um dos principais fatores agravantes dessa situação é a crescente demanda energética e suas atuais formas de produção. O petróleo, matriz energética mundial, é altamente poluente, e um combustível finito com o preço sempre crescente. A energia elétrica brasileira está baseada nas hidrelétricas, considerada fonte de energia limpa e renovável, porém o custo ambiental para sua construção é bem alto. Atualmente já existem tecnologias alternativas que podem servir essa crescente demanda energética sem prejudicar o meio ambiente. Na arquitetura, como em todas as áreas, houve um aumento com preocupação, e o estudo sobre o desempenho energético das edificações para reduzir a demanda de energia se tornou um assunto em pauta. Medidas e soluções estão sendo tomadas na decisão dos projetos mais sustentáveis. Mas para isso, o profissional deve estar atento às novas tecnologias alternativas de produção e distribuição de energia. Quando em um projeto é considerado o uso de fontes alternativas e o uso de técnicas de iluminação e ventilação natural, pode-se economizar não só nas despesas direcionadas para as fornecedoras de energia, mas poupar recursos naturais, ajudando a preservar o meio ambiente, fundamental para a nossa sobrevivência. Este trabalho traz algumas definições sobre sustentabilidade e a relação que a arquitetura tem com a problemática ambiental através da energia. Foi feita uma procura de novas tecnologias de produção e geração de energia e então, composto um estado da arte dos principais centros mundiais em P&D e dos projetos de demonstração envolvendo células à combustível, uma nova tecnologia que gera energia limpa in loco, descrevendo as características mais importantes destes projetos e compilando os resultados para uma possível adaptação aqui no Brasil, a fim de que diminua a participação das edificações no consumo de energia elétrica produzida a partir de hidrelétricas. O objetivo desta pesquisa é contribuir com a disseminação do conhecimento sobre energias alternativas e renováveis no meio arquitetônico, e demonstrar os principais centros mundiais em P&D e os projetos de demonstração que envolvam a geração de energia limpa através das células à combustível para uma adaptação no contexto brasileiro. Os resultados dessa pesquisa foram a constatação de que em todos países desenvolvidos há um forte apoio governamental para introdução dessa nova tecnologia de geração de energia para possibilitar futuramente a \"Economia do Hidrogênio\". A maioria dos projetos pesquisados são de células de tecnologia tipo PEM e abastecidas à gás natural (GN), pois esses países já possuem uma infra-estrutura formada para o GN. No contexto brasileiro, o apoio governamental à essa nova tecnologia ainda é pouco, salvo o fomento de algumas instituições como FAPESP, CAPES, CNPQ e centros universitários. Esta ausência governamental deixa espaço para respostas a curto prazo às novas demandas de energia elétrica ocasionando o preenchimento com outros tipos de fontes de energia poluentes e fósseis como é o caso do aumento das termelétricas ultimamente. / The current situation of environmental degradation has been much discussed in recent years. One of the main factors aggravating this situation is the growing energy demand and its current production methods most used. The oil, world energy matrix, is highly polluting fuel and a finite with the ever-increasing price. The Brazilian energy matrix is based on hydro, considered a clean and renewable source of energy, but the environmental cost and its construction are very high. Nowadays, there are alternative technologies that can serve this growing energy demand without harming the environment. In architecture, as in all areas, there was an increase in concern, and the study on the energy performance of buildings to reduce energy demand has become a subject matter. Measures and solutions are being taken in deciding the projects more sustainable. But for this, the practitioner must be aware of new alternative technologies of production and distribution of energy. When a project is considered the use of alternative techniques and the use of natural lighting and ventilation, you can save not only the costs directed for energy providers, but save natural resources, helping to preserve the environment, essential for our survival. This study offers some definitions of sustainability and the relationship that architecture has with the environment through energy. It was made a demand for new production technologies and power generation and then made a \"state of the art world\'s main centers of R&D and demonstration projects involving fuel cells, describing the most important features of these projects and compiling the results for a possible adjustment in Brazil, in order to decrease the participation of the buildings in the consumption of electricity produced from hydropower plants in Brazil. The research aims to contribute to the dissemination of knowledge on alternative and renewable energy among architectural and demonstrate the major world centers in R & D and demonstration projects involving the application of clean energy through fuel cells to adapt Brazilian context. The results of this research was the finding that in all developed countries there is strong government support for the introduction of this new technology to generate energy to enable a future \"Hydrogen Economy\". Most projects are cell PEM technology and supplied with natural gas because these countries already have an infrastructure set up to NG. In the Brazilian context, government support to this new technology is still little, except the promotion of some institutions like FAPESP, CAPES, CNPq and universities. This government leaves no room for short-term responses to new demands for power resulting in filling other types of no clean energy clean and fuels such as increasing the thermal power plants.

The aim of this dissertation is to appraise and critically reflect on the physical pertinence of governing equations and closure relations often used for the modeling of gas-phase transport phenomena in high-temperature solid-oxide fuel cells (SOFCs). More precisely, this work conducts a critical literature review on the concentration-induced voltage losses (i.e., concentration polarization) resulting from mass transfer limitations. Thus, the overall object of this work was to stress awareness of the limits of mathematical models studied and developed in the SOFC literature to date, and which are specifically related to concentration polarization processes. To a great extent, the design of SOFC porous layers is likened to that of optimizing the transport of multicomponent gas mixtures in structured porous catalysts, for which diffusional and flow limitations are of cardinal importance. In both cases, severe inconsistencies in mass transport models cannot be simply ignored and the main uncertainties in utilizing such models should be clarified. It is hoped that the information herein will serve usefully to support future developments of more consistent theoretical frameworks, thereby improving the confidence on the results of numerical simulations. The critical literature review has been carried out so to identify a number of physical inconsistences, ill-defined approximations, and misleading mathematical derivations. Along the review, it is argued that the choice (or, more properly, the lack of conceptual refinement) of a particular mathematical model can significantly impair the \"prediction\" of transport processes relevant to concentration-induced power losses in SOFCs. One of the keystones of this work was therefore to re-interpret and thus to reassess the frequently contradictory literature related to certain classes of gas-phase transport models pertinent to the evaluation of concentration polarization. With this revisionary approach, it is expected that one could reduce confusion, clear up apparent contradictions, and improve the possibility of gaining new insights. / Esta dissertação tem o objetivo de avaliar e refletir criticamente sobre a pertinência física de equações de conservação e de relações de fechamento, frequentemente utilizadas na modelagem multiescala de fenômenos de transporte em células a combustível de óxido-sólido (SOFC). Dêu-se atenção especial ao escoamento em \"microescala\" de misturas gasosas multicomponentes, dentro de meios porosos quimicamente reativos. Em outras palavras, esta monografia busca ressaltar quais os limites para aplicação de certas classes de modelos matemáticos, os quais têm sido desenvolvidos e utilizados na literatura de SOFCs até o presente momento. O projeto de camadas porosas de SOFCs assemelha-se à tarefa de otimizar processos de transporte em catalisadores estruturados, para os quais a existência de limitações de transporte por difusão e por escoamento tem importância primordial. Por esta razão, inconsistências originadas em modelos de fenômenos de transporte não podem ser, simplesmente, negligenciadas e, portanto, as principais incertezas ao se utilizar tais modelos devem ser devidamente esclarecidas. Espera-se, com efeito, que as informações contidas neste trabalho sejam úteis para futuros desenvolvimentos teóricos mais consistentes, de forma a aumentar a confiabilidade no uso de resultados obtidos por simulações numéricas.

A diminuição nos custos de fabricação das SOFC e também a flexibilização do combustível utilizado em seu abastecimento são obstáculos que, uma vez transpostos, podem possibilitar a utilização em larga escala das SOFC. A melhoria no desempenho dos componentes das SOFC pode fazer esse dispositivo trabalhar em temperaturas mais baixas, facilitando a operação do dispositivo e aumentando sua vida útil. Nesse sentido, é útil o desenvolvimento de métodos de fabricação simples e de baixo custo de componentes de SOFC, que atualmente são obtidos na forma de filmes finos cerâmicos. Assim, é proposto o desenvolvimento de uma nova técnica baseada na reação de combustão para síntese de pós e a aerografia, no intuito de, por via úmida, obter filmes finos porosos de composições cerâmicas. Foram realizadas deposições de manganitas de lantânio dopadas com estrôncio e cromo (LSM e LSCM) e óxido de cério dopado com lantânio (LCO) sobre substratos de zircônia estabilizada com ítria (YSZ) e de aço AISI 430, com o propósito de verificar a viabilidade do método de combustão de solução aspergida (CSA) proposto neste trabalho. Embora vários dos filmes fabricados tenham ficado descontínuos ou com uma quantidade excessiva de trincas, alguns resultados foram satisfatórios. Alguns filmes de LSM depositados sobre YSZ apresentaram tamanho de grão reduzido, da ordem de algumas dezenas de nanômetros, e uma porosidade fina e interconectada que levou o material a apresentar um bom desempenho eletroquímico, visando sua aplicação como cátodo de SOFC. A partir das suas propriedades eletroquímicas e, principalmente, pela energia de ativação dos processos do eletrodo, verificou-se que a microestrutura conferida pelo método de CSA proporcionou uma melhoria no desempenho da LSM. Os filmes de LSM obtidos nesse trabalho apresentaram energias de ativação inferiores a 1,26 eV, enquanto na literatura são encontrados valores mais altos para meia-células semelhantes. / Lowering fabrication costs of SOFC’s and also their fuel flexibility are obstacles that, once transposed, can make possible the mass utilization of such devices. The improvement on the performance of SOFC’s components can allow these devices to work in lower temperatures, facilitating their operation and increasing their lifespan. In this sense, is very useful the development of simple and cheap fabrication techniques of SOFC’s components, which are nowadays obtained in the form of thin ceramic films. Thus, the development of a new fabrication method is proposed, based on the solution combustion synthesis reaction and airbrush painting, in order to obtain, by a wet chemical route, thin and porous ceramic films. Depositions of strontium and cobalt doped lanthanum manganites (LSM and LSCM) and lanthanum doped cerium oxide (LCO) were carried out over yttria-stabilized zirconia (YSZ) and AISI 430 steel with the intent of verifying the viability of the Airbrushed Solution Combustion (ASC) method, proposed in this work. Although several films fabricated by ASC were discontinuous or excessively cracked, some results were satisfactory. Some LSM films deposited over YSZ showed reduced grain size, in the order of tens of nanometers, and a fine interconnected porosity, which led the material to present good electrochemical performance, aiming its application as a SOFC’s cathode. From their electrochemical properties and, mainly, through activation energy of the electrode processes, it was seeing that the microstructure acquired with the ASC method enhanced the overall performance of LSM. The LSM films obtained in this work showed activation energies below 1,26 eV, while in the literature the values are higher than this for similar half-cells.

O dióxido de cério (CeO2), pode apresentar condutividade iônica e eletrônica (condutor misto) em temperaturas relativamente baixas (considerando a faixa de trabalho 1000°C de uma SOFC). Esta característica torna este material promissor para uso em células a combustível de óxido sólido (SOFC ou CCOS) assim como em catalisadores. Vale destacar que em altas temperaturas o dióxido de cério puro é um mau condutor iônico, contudo pode-se obter um aumento significativo com a substituição estrutural do íon cério (Ce+4) por outro íon metálico de menor valência (La+3 e Ca+2). O estudo proposto consiste em sintetizar óxido de cério dopado com lantânio e cálcio com características microestruturais e elétricas adequadas para uso em uma CCOS. Utilizando o método de síntese de combustão foi estudado a influência que o excesso de combustível (sacarose) pode proporcionar nas características finais dos pós cerâmicos. A caracterização dos pós foi realizada pelas técnicas de raios-X (DRX), área superficial especifica (BET), análise termogravimétrica (TGA), Microscopia Eletrônica de: Varredura (MEV) e Transmissão (MET), Microscopia de Calefação (MC) e por fim a análise elétrica por meio da Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE). Os principais resultados mostraram que a técnica de síntese por combustão é um método eficiente para obtenção de pós nanoparticulados, bem dispersos e com elevada homogeneidade. Observou-se ainda que a troca do tipo de dopante assim como o teor de combustível utilizado na síntese interfere diretamente nas propriedades microestruturais, físicas e elétricas dos compostos finais a base de céria dopada. As amostras apresentaram comportamento condutor em baixas temperaturas (500°C) o que viabiliza sua utilização como catalizadores e também em CCOS após tratamentos térmicos em atmosferas adequadas para aplicação como eletrodos ou eletrólitos. Os resultados também demonstram que a céria dopada com cálcio tem características que se torna viável a substituição do lantânio para uso em uma CCOS. / The cerium dioxide (CeO2) has ionic and electronic conductivity (mixed conductor) properties at relatively low temperatures (considering a working range of 1000°C for a SOFC). These characteristics make this material appropriate for use as anode in solid oxide fuel cells (SOFC or CCOS). It should be mentioned that pure cerium dioxide is a bad ionic conductor in high temperatures, but we have a significant increase with the structural substitution of the cerium ion (Ce+4) by another metal ion of lower valence (in its crystalline lattice). The proposed study consisted in the synthesis of ceria oxide with lanthanum and/ or calcium with microstructural and electrical characteristics, suitable for use in a CCOS. Using the combustion synthesis, the influence of excess of fuel (sucrose) on the final characteristics of the ceramic powder has been analyzed. The characterization of the powders was realized using X-ray (XRD), specific surface area (BET), Thermogravimetric Analysis (TGA), Scanning Electron Microscopy (SEM), Electron Microscope Transmission (TEM), Microscope Heating (HSM) and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). The main results showed that the combustion synthesis technique is an efficient method to obtain nanoparticulate and well dispersed powders with high homogeneity. It was observed that the exchange of the dopant type as well as the fuel content used in the synthesis interferes directly in the microstructural, physical and electrical properties of the final compounds of ceria doped. Therefore, the calcium doped ceria has interesting characteristics for use in a CCOS.

Monóxido de carbono é a impureza mais comum encontrada em hidrogênio obtido a partir da reforma catalítica ou via hidrocarbonetos. Hidrogênio contaminado com CO diminui drasticamente o desempenho dos ânodos de células a combustível tipo PEM, especialmente quando Pt é utilizada, diminuindo assim os sítios disponíveis para a oxidação de H2. Neste trabalho catalisadores bimetálicos (PtRu e PtMo) e trimetálicos (PtRuMo) suportados em carbono de alta área superficial foram sintetizados através de duas rotas de síntese: impregnação e poliol. Os materiais foram caracterizados através das técnicas de difração de Raios X (DRX), Energia Dispersiva de Raios X (EDX), Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM) e Espectroscopia Fotoeletrônica de Raios X (XPS), e avaliados frente a reação de oxidação de hidr gênio, utilizando H2 puro e H2 contaminado com CO, através de medidas em célula unitária, como ânodos de PEMFC. Os catalisadores ternários apresentaram o melhor desempenho frente a ROH, e os catalisadores tratado a 600 ºC em atmosfera redutora e obtido utilizando o método do poliol com segundo agente redutor apresentaram melhor tolerância a CO. Através dos testes de envelhecimento acelerado (TEA), constatou-se uma menor perda de desempenho para o catalisador PtRuMo/C tratado a 600 ºC em atmosfera redutora. A espectrometria de massa permitiu identificar CO2 e CH4 como produtos da oxidação. / Carbon monoxide is one of the most common impurities in hydrogen fuel obtained from the catalytic reforming of hydrocarbons. CO-contaminated hydrogen drastically decreases the performance of the anodes of PEM fuel cell type, especially when Pt is used, by CO adsorption, reducing the available sites for oxidation H2. In this work bimetallic catalysts (PtRu and PtMo) and trimetallic (PtRuMo) supported on high surface area carbon were synthesized via two synthetic routes: impregnation and polyol. The materials were characterized by X-ray diffraction, energy dispersive X-ray analysis, transmission electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy, and evaluated towards hydrogen oxidation reaction (HOR), using pure H2 and H2 contaminated with CO, through measurements in the unit cell, as anode of PEMFC. Ternary catalysts showed better performance to HOR, while the catalysts treated at 600 ° C in a reducing atmosphere and the one obtained using the polyol method using a second reducing agent had the best CO tolerance. Accelerated Aging Tests (AGT) evidenced a minor loss of performance for the PtRuMo catalyst treated at 600 °C. Mass spectrometry permitted the identification of CO2 and CH4 as oxidation products.

Orientadora: Paula Homem de Mello / Disseração (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência eTecnologia/Química, 2012

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From the results obtained it was possible to verify the formation of BZYO phase at a temperature of 900 °C/ 2h. A higher dopant concentration (20% Y) promoted the formation of the phase in a temperature 800 °C/ 2h, and the formation of the phase BCGO at 950 °C/ 2h. The crystallite size calculated by Scherrer's equation, ranged from 20,8 to 15,2 nm and 38,2 to 30,5 nm for BZYO and BCGO respectively. This results depends on the amount of dopant and its capacity to form solid solution. The micrographs (SEM/FEG) confirmed the nanometric nature of the material with a spherical morphology. The zeta potential was -23,6 mV and -22,8 mV for BZYO and BCGO, respectively, which demonstrates a good stability in the formation of colloidal dispersions for thin film formation which are of interest for fuel cells. The pads BCGO showed a satisfactory densification (95,1%) at 1550 °C/ 4h, a result that shows its applicability as proton conductive solid electrolyte. For tablets BZYO the densification was lower than BCGO with a result of bulk density of 73,8% at 1600 °C/ 4h. This result shows the need for heat treatment at higher temperatures to obtain a higher densification of the pellets. / O estudo da síntese de materiais que apresentam condutividade protônica contribui para a produção de eletrólitos sólidos condutores protônicos, bastante utilizados no funcionamento das células a combustíveis. Os materiais de zirconato de bário dopado com ítrio (BZYO) e cerato de bário dopado com gadolínio (BCGO), foram sintetizados pelo método precursor polimérico, que se destaca como uma técnica eficaz. Os pós sintetizados foram caracterizados por Análise Térmica (TG-DTA), Difração de raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV/FEG) e Potencial Zeta. A sinterabilidade dos pós foi verificada por análise dilatométrica, seguida das análises de DRX, MEV/FEG e densidade aparente. Através dos resultados obtidos foi possível verificar a formação da fase de BZYO em uma temperatura de 900 ºC/ 2h. Uma maior concentração de dopante (20% Y) promoveu a formação da fase em uma temperatura inferior, 800 ºC/2h, e a formação da fase de BCGO em 950 ºC/2h. O tamanho médio de cristalito, calculado pela equação de Scherrer, variou de 20,8 a 15,2 nm e 38,2 a 30,5 nm para o BZYO e BCGO, respectivamente. Esse resultado dependente da quantidade de dopante e da sua capacidade de formar solução sólida. As micrografias de MEV/FEG confirmaram a natureza nanométrica do material com morfologia do tipo esférica. O potencial zeta foi de -23,6 mV e -22,8 mV para o BZYO e BCGO, respectivamente, o que demostra uma boa estabilidade na formação de dispersões coloidais para formação de filmes finos, que são de interesse para células a combustíveis. As pastilhas de BCGO apresentaram uma satisfatória densificação (95,1%) a 1550 ºC/4 h, resultado este que apresenta sua aplicabilidade como eletrólito sólido condutor protônico. Para as pastilhas do BZYO a densificação foi inferior ao BCGO, com resultado de densidade aparente de 73,8% a 1600 ºC/ 4h. Este resultado mostra a necessidade de um tratamento térmico em temperaturas superiores para obtenção de uma maior densificação das pastilhas.

Orientador: Hebe de las Mercedes Villullas / Banca: Rodrigo Fernando Costa Marques / Banca: Leandro Martins / Banca: Elisabete Inacio Santiago / Banca: Joelma Perez / Abstract: Carbon supported PdAu nanoparticles with different Au contents (20-50% in atoms) were synthesized using a procedure carried out in a liquid two-phase system. As-prepared materials presented similar average particle diameter (~3nm) with narrow distribution over the carbon support, as shown by Transmission Electronic Microscopy (TEM). The combined data from X-ray Diffraction (XRD) and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) suggest that nanoparticles had Pd-enriched surfaces and Au-rich interiors. Cyclic Voltammetry (CVs) studies in H2SO4 further reinforced these findings, confirming that the nanoparticle surfaces were enriched with Pd. Moreover, XPS results show that increasing the Au content of PdAu alloys leads to varying amounts of surface-like and bulk-like Pd oxide, with a significant increase of metallic Pd. This result is consistent with data of X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) around Pd L3 edge, which revealed that Au promotes an increase in the electronic occupancy of the Pd 4d band. Therefore, this whole set of characterizations suggests that the presence of Au in PdAu nanoalloys decreases the Pd affinity for oxygen, giving Pd a more noble-like character. In addition, the influence of ligand and ensemble effects on electrochemical surface processes, such as oxide formation/reduction, CO oxidation and hydrogen adsorption were also investigated. This was also a necessary step in order to determine the best technique to measure the Electrochemical Active Area (EAA) of... (Complete abstract click electronic access below) / Resumo: Nanopartículas de PdAu suportadas em carbono com diferentes frações de Au (20-50% em átomos) foram sintetizadas em um sistema líquido de duas fases. As nanopartículas preparadas apresentaram diâmetro médio próximo a 3 nm, com uma distribuição homogênea sobre o suporte de carbono, o que foi demonstrado por microscopia eletrônica de transmissão (TEM). O conjunto dos dados coletados por difração de raios X (XRD) e por espetroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) demonstrou que o interior das nanopartículas é enriquecido por Au, enquanto a superfície é mais rica em Pd. A análise por XPS também demonstrou que o aumento da fração de Au nas ligas de PdAu leva a uma variação na fração de diferentes espécies de óxidos de Pd e um aumento na quantidade total de Pd metálico. Este resultado é consistente com aquele obtido por espectroscopia de absorção de raios-X (XAS), realizada na borda L3 do Pd, a qual revelou que o Au promove um preenchimento eletrônico na banda 4d do Pd. Ou seja, a presença do Au parece diminuir a afinidade do Pd pelo oxigênio. Ademais, foram estudados a influência de efeitos eletrônicos e do arranjo superficial de átomos sobre os processos eletroquímicos de formação/redução de óxidos, oxidação de CO adsorvido e adsorção de hidrogênio. Estes estudos também permitiram a determinação da área eletroquímica ativa de Pd. Por meio de todas estas caracterizações foi possível traçar correlações entre a composição no cerne das nanopartículas de PdAu e suas propri... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor