Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3068.pdf: 16799455 bytes, checksum: daa1d5e4f0ea4fc23c10c2805d9d2e23 (MD5) Previous issue date: 2009-09-03 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this work it was investigated bi-layer electrolytes prepared by the tape casting technique. These electrolytes were composed of one layer of 10 mol% gadolinia doped ceria (CDG) and another one of 8 mol% yttria-stabilized zirconia (ZEI -8). CDG tapes were prepared with powder from Fuel Cell Materials (FCM) and powder obtained by oxide mixing. ZEI-8 tapes were prepared with powder from Tosoh Corporation. In the first step, CDG and ZEI-8 tapes were prepared and dense plates were obtained after sintering. Sintered plates were characterized by impedance spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM). At 350°C, the highest electrical conductivity of CDG samples prepared with powder obtained by oxide mixing and sintered at 1600 °C was 3.37 x10-4 S.cm-1 and with FCM powder sintered at 1500 °C was 4.33 x10-4 S.cm-1. At the same temperature, ZEI-8 samples sintered at 1600 °C showed 9.6 x10-5 S.cm-1, which agrees with literature results. CDG/ZEI-8 bilayers plates were prepared either by lamination or by double tape casting, followed by sintering at 1600 °C/2 h. Sintered bi-layers prepared by double tape casting were characterized by impedance spectroscopy. Electrical conductivity at 350 °C was 8.82 x10-5 S.cm-1, three times lower than CDG mono layer (3.37 x10-4 S.cm-1) due to high resistivity of CGD/ZEI-8 interface. The bi-layers SEM analysis showed that layers thickness of CDG and ZEI-8, were 140 μm and 24 μm respectively. The adherence between CDG and ZEI-8 layers was attributed to secondary phase in the interface which was responsible for high resistivity of the CGD/ZEI-8 interface. / Neste trabalho foi investigada a obtenção de eletrólitos bicamadas a partir da técnica de colagem de fitas. Esses eletrólitos foram compostos por uma camada de céria dopada com 10% mol de gadolínia (CDG) e outra de zircônia estabilizada com 8% mol de ítria (ZEI-8). Fitas de CDG foram preparadas com pó da Fuel Cell Materials (FCM) e pó obtido por mistura de óxidos. Fitas de ZEI-8 foram obtidas a partir de pó da Tosoh Corporation. Na primeira etapa do trabalho foram obtidas fitas individuais que, após sinterização resultaram em placas densas de CDG e de ZEI-8. Essas placas foram caracterizadas por espectroscopia de impedância e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A 350 °C, a máxima condutividade elétrica de placa CDG preparada com pó obtido por mistura de óxidos foi 3,37x10-4 S.cm-1 e com pó FCM foi 4,33x10-4 S.cm-1, para placas sinterizadas a 1600 e 1500 °C, respectivamente. Para ZEI-8, a 350 °C, a condutividade elétrica máxima obtida foi 9,6x10-5 S.cm-1, em placas sinterizadas a 1600 °C, cujo valor está em acordo com a literatura. Placas bicamadas CDG/ZEI-8 foram preparadas de duas maneiras, por laminação de fitas e por dupla colagem e sinterizadas a 1600 °C/2 h. As placas produzidas por dupla colagem foram caracterizadas por espectroscopia de impedância e, a 350 °C, a condutividade foi 8,82x10-5 S.cm- 1, mais de três vezes menor que a da placa mono camada CDG (3,21x10-4 S.cm-1), devido à característica resistiva da interface estabelecida entre CDG e ZEI-8 durante a sinterização. Análise das placas bicamadas por MEV mostrou que as espessuras de CDG e de ZEI-8 foram 140 e 24 μm, respectivamente. A adesão entre as camadas de CDC e ZEI-8 foi atribuída à formação de segunda fase na interface que foi responsável pela característica resistiva da interface.

Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2016-09-30T11:53:15Z No. of bitstreams: 1 DissCAG.pdf: 4802028 bytes, checksum: 4ae7b0204ed655d1b2e282ed03e96a1c (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-04T18:56:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissCAG.pdf: 4802028 bytes, checksum: 4ae7b0204ed655d1b2e282ed03e96a1c (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-04T18:56:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissCAG.pdf: 4802028 bytes, checksum: 4ae7b0204ed655d1b2e282ed03e96a1c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-04T18:56:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissCAG.pdf: 4802028 bytes, checksum: 4ae7b0204ed655d1b2e282ed03e96a1c (MD5) Previous issue date: 2016-03-10 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs) are energy conversion devices, capable of generating clean and renewable energy with high efficiency, and regarded as one of the enabling key technologies for future hydrogen economy and stationary power generation. The state of the art consists of cells with Yttria-Stabilized Zirconia (YSZ) as electrolyte and a planar design. Planar electrolytes can be obtained employing several techniques, however, tape casting is a wellestablished, low cost ceramic forming process, and almost one of the few that can be applied to manufacture ceramic sheets of controlled thickness with large areas. Organic solvents have been widely used in tape casting, but due to health, safety, disposal, cost and environmental issues, researches are focusing on aqueous systems, seeking the benefits of using water as solvent, since it is widely available, non-toxic, non-flammable and cheap. In this study, the optimization of slurry formulation and the systematic analysis of processing variables allowed the successful use of aqueous tape casting for obtaining green tapes with good mechanical characteristics (tensile strength - 11.7-12.5 MPa, strain to failure - 64- 49%) and homogeneous green microstructure with no laminating step. In turn, the sintered tapes showed homogeneous microstructure and high density (≈ 97% of theoretical density), with good mechanical and electrical characteristics (fourpoint flexural strength - 266 MPa, electrical conductivity - 4.42x10-2 S.cm-1 at 800°C), which enables their use as electrolytes in Solid Oxide Fuel Cells. / As Células a Combustível de Óxido Sólido (CaCOS) são dispositivos de conversão de energia, capazes de gerar energia limpa e renovável com alta eficiência, e consideradas como uma das tecnologias essenciais para uma futura economia baseada em hidrogênio e para a geração de energia estacionária. O estado da arte consiste de células com eletrólitos planos de Zircônia Estabilizada com Ítria. Eletrólitos planares podem ser obtidos através de diversas técnicas, no entanto, a colagem de fita é uma técnica de processamento cerâmico bem estabelecida e de baixo custo, e uma das poucas que pode ser aplicada para a fabricação de filmes cerâmicos de espessura controlada e com grandes áreas. Solventes orgânicos têm sido amplamente utilizados nesse processo, entretanto, devido a problemas de saúde, de segurança, de descarte, de custo e preocupações ambientais, as pesquisas estão se concentrando em sistemas aquosos, buscando os benefícios de usar água como solvente, uma vez que esta apresenta grande disponibilidade e baixo custo, além de não ser tóxica nem inflamável. Neste estudo, a otimização da formulação de suspensões e a análise sistemática das variáveis de processamento permitiram o uso bem-sucedido da colagem de fita aquosa na obtenção de fitas com ótimas características mecânicas (resistência à tração - 11,7-12,5 MPa, deformação - 64-49%) e microestruturas a verde homogêneas sem a necessidade de uma etapa de laminação. Por sua vez, as fitas sinterizadas apresentaram microestrutura homogénea e alta densidade (≈ 97% da densidade teórica), com boas características mecânicas e eléctricas (resistência à flexão de quatro pontos - 266 MPa, condutividade eléctrica - 4.42x10-2 S.cm-1 a 800°C), o que permite sua utilização como eletrólitos em CaCOS.