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Previous issue date: 2007-03-01 / Universidade Federal de Sao Carlos / The search for alternatives sources to fossil fuel has stimulated the
technological development of solid oxide fuel cell. Hydrogen is the ideal fuel for
this application. However, due to technical reasons, alternatives fuels to
hydrogen such as methanol and natural gas has been tested. Therefore, the
use of these fuels makes necessary the substitution of the anode materials that
are normally used with hydrogen. The anode materials substitution must be
based on the knowledge about the relationship between anode microstructure
and its performance during cell operation. This knowledge makes possible
introduce new materials besides new fabrication process for solid oxide fuel cell
anodes. The main characteristics of anode are: high chemical activity and
durability. The durability of the anode can be attained using FGM material that
makes possible to match the thermal expansion of the interfaces. Ni-8YSZ
cermet is normally used as anode material. In this work it was studied the
cermets Ni-8YSZ as electrodes on the YSZ electrolyte. Two types of electrodes
were prepared: with and without compositional gradient along the electrode
thickness. This work was developed in two steps. The first one was the
development of the powder 8YSZ-NiO suspension with the appropriated
rheological characteristics. The second one was the electrodes characterization
by impedance spectroscopy and scanning electron microscopy. It was found
that electrodes containing layers with ≤30 vol% Ni are inefficient to promote the
reactions because de Ni particles are not percolated. / A busca por fontes alternativas aos combustíveis fósseis para geração
de energia tem estimulado a tecnologia para a fabricação de células a
combustível (CaC). Gás hidrogênio é o combustível ideal para CaC porém
outros combustíveis, tais como metanol e gás natural, são testados. O material
de anodo utilizado, quando se emprega hidrogênio como combustível, é o
compósito Ni-8YSZ. O anodo deve atender dois requisitos: alta atividade
química das reações e durabilidade. O conceito de material FGM (gradação
funcional) é aplicado a eletrodo com o objetivo de aumentar a durabilidade pela
compatibilização da expansão térmica do eletrólito e coletor de corrente. Nesta
dissertação foram estudados eletrodos compósitos Ni-8YSZ, em eletrólitos de
8YSZ, com e sem gradiente composicional ao longo da espessura. Este
trabalho foi realizado em duas etapas: desenvolvimento do processamento
cerâmico e caracterização elétrica dos eletrodos. A primeira etapa consistiu no
desenvolvimento de suspensões da mistura 8YSZ-NiO com características
adequadas ao processo de deposição por jato de suspensão e cujo filme
granular resultante fosse livre de defeitos. A segunda etapa consistiu na
caracterização dos eletrodos, com e sem gradação de composição, por
espectroscopia de impedância e microscopia eletrônica. Eletrodos contendo
camadas ≤30%vol Ni são ineficientes para promover as reações de anodo pois
as partículas de níquel não estão percoladas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/760 |
| Date | 01 March 2007 |
| Creators | Lima, Andressa Bastos da Mota |
| Contributors | Souza, Dulcina Maria Pinatti Ferreira de |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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