Made available in DSpace on 2014-12-17T14:06:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AnaKBS_DISSERT.pdf: 2809247 bytes, checksum: 1069d6e1b2ca10f4084e4b1f2fd44c9b (MD5) Previous issue date: 2010-12-13 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Given the environmental concern over global warming that occurs mainly by emission of CO2 from the combustion of petroleum, coal and natural gas research focused on alternative and clean energy generation has been intensified. Among these, the highlight the solid oxide fuel cell intermediate temperature (IT-SOFC). For application as electrolyte of the devices doped based CeO2 with rare earth ions (TR+ 3) have been quite promising because they have good ionic conductivity and operate at relatively low temperatures (500-800 ? C). In this work, studied the Ce1-xEuxO2-δ (x = 0,1, 0,2 and 0,3), solid solutions synthesized by the polymeric precursor method to be used as solid electrolyte. It was also studied the processing steps of these powders (milling, compaction and two step sintering) in order to obtain dense sintered pellets with reduced grain size and homogeneous microstructure. For this, the powders were characterized by thermal analysis, X-ray diffraction, particle size distribution and scanning electrons microscopy, since the sintered samples were characterized by dilatometry, scanning electrons microscopy, density and grain size measurements. By x-ray diffraction, it was verified the formation of the solid solution for all compositions. Crystallites in the nanometric scale were found for both sintering routes but the two step sintering presented significant reduction in the average grain size / Diante da preocupa??o ambiental com o aquecimento global que ocorre principalmente pelas emiss?es de CO2 resultante da queima de combust?veis derivados do petr?leo, carv?o e g?s natural, as pesquisas voltadas para formas alternativas e n?o poluentes de gera??o de energia v?m se intensificando. Entre essas, destacam-se as c?lulas a combust?vel de ?xido s?lido de temperatura intermedi?ria (IT-SOFC). Para aplica??o como eletr?lito deste tipo de dispositivo, as cer?micas ? base de CeO2 dopadas com ?ons de terras raras (TR+3) t?m se mostrado bastante promissoras pelo fato de possu?rem boa condutividade i?nica e operarem em temperaturas relativamente baixas (500-800?C). Neste trabalho, foram estudadas cer?micas de c?ria dopada com eur?pio, sintetizadas pelo m?todo dos precursores polim?ricos para uso como eletr?lito s?lido. Foram estudadas tamb?m as etapas de processamento desses p?s (moagem, compacta??o e sinteriza??o convencional e por duas etapas), visando ? obten??o de produtos sinterizados de elevadas densidades e microestrutura homog?nea e reduzido tamanho de gr?o. Para isto, os p?s foram caracterizados por an?lise termogravim?trica, difra??o de raios X, granulometria, e MEV, j? as amostras sinterizadas foram caracterizadas por dilatometria, MEV, medidas de densidades e medidas de tamanho de gr?o. Os resultados de difra??o de raios X indicaram a forma??o de solu??es s?lidas com estrutura c?bica do tipo fluorita apresentando cristalitos nanom?tricos para todas as composi??es em estudo. Ambas as rotas de sinteriza??o mostraram-se eficientes para a produ??o de cer?micas com densidades adequadas para aplica??o como eletr?litos s?lidos em c?lula a combust?vel, mas a sinteriza??o em duas etapas apresentou significativa redu??o do tamanho m?dio de gr?os

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

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoseNG_TESE.pdf: 4686361 bytes, checksum: ece8f07ff848703fdc4412907a924e10 (MD5) Previous issue date: 2010-04-08 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This work aims at studying the influence of the concentration of calcite, its grain size and sintering temperature to obtain porous coating formulations that meet the design specifications. The experiments involved the physical-chemical and mineralogical caracterization of the raw materials, and mechanical tests on specimens dried and sintered, performing a planning mixture and factorial experiment, using the response surface methodology. The ceramic bodies studied were prepared by dry process, characterized, placed in conformity by uniaxial pressing and sintered at temperatures of 940 ? C, 1000?C, 1060?C, 1120?C and 1180?C using a fast-firing cycle. The crystalline phases formed during sintering at temperatures under study, revealed the presence of anorthite and wolastonite, and quartz-phase remaining. These phases were mainly responsible for the physical and mechanical properties of the sintered especimens. The results shown that as increases the participation of carbonate in the composition of ceramic bodies there is an increase of water absorption and a slight reduction in linear shrinkage for all sintering temperatures. As for the mechanical strength it was observed that it tended to decrease for sintering at temperatures between 940 ? C and 1060 ? C and to increase for sintering at temperatures above 1060 ? C occurring with greater intensity for compositions with higher content of calcite. The resistence decreased with increasing participation of quartz in all sintering temperatures. The decrease in grain size of calcite caused a slight increase in water absorption for formulation with the same concentration of carbonate, remaining virtually unchanged the results of linear shrinkage and mechanical strength. In conclusion, porous ceramic coating (BIII) can be obtained using high concentrations of calcite and keeping the properties required in technical standards and that the particle size of calcite can be used as tuning parameter for the properties of ceramic products. / Este trabalho objetiva estudar a influ?ncia da concentra??o de calcita, sua granulometria e temperatura de sinteriza??o na obten??o de formula??es para revestimento poroso que atendam as especifica??es da norma. Os experimentos envolveram a caracteriza??o f?sico qu?mica e mineral?gica das mat?rias-primas, e ensaios mec?nicos nos corpos de prova secos e sinterizados, precedendo-se de um planejamento de experimento de mistura e fatorial, com o uso da metodologia de superf?cie de resposta. As massas cer?micas estudadas foram preparadas pelo processo via seca, caracterizada, conformada por prensagem uniaxial e sinterizadas nas temperaturas de 940?C, 1000?C, 1060?C, 1120?C, e 1180?C utilizando um ciclo de sinteriza??o r?pido. As fases cristalina formadas durante a sinteriza??o nas temperaturas em estudo, revelaram a presen?a de anortita e wolastonita, al?m de quartzo com fase remanescente. Estas fases foram as principais respons?veis pelas propriedades f?sico-mec?nica dos corpos de provas sinterizados. Verificou-se que conforme se aumenta a participa??o do carbonato na composi??o das massas cer?micas ocorre um incremento de absor??o de ?gua e uma pequena redu??o da retra??o linear para todas as temperaturas de sinteriza??o. J? para a resist?ncia mec?nica houve uma tend?ncia de redu??o para sinteriza??o entre 940?C e 1060?C e aumento para sinteriza??o acima da temperatura de 1060?C ocorrendo com maior intensidade para formula??es com maior teor de calcita, e houve diminui??o da resist?ncia com o aumento da participa??o do quartzo em todas as temperaturas de sinteriza??o. A diminui??o da granulometria da calcita provocou um leve aumento na Absor??o de ?gua para formula??o com a mesma concentra??o desse carbonato mantendo praticamente inalterados os resultados de retra??o linear e resist?ncia mec?nica. Conclui-se que produtos cer?micos para revestimento poroso (BIII) podem ser obtidos utilizando altas concentra??es de calcita e mantendo-se as propriedades exigidas em normas t?cnicas e que a granulometria da calcita pode ser usada como par?metro de ajuste para as propriedades dos produtos cer?micos