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Previous issue date: 2015-12-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The development of solid electrolytes for Solid Oxide Fuel Cells is a challenge to
enabling this technology as sustanaible energy resource. Ceramics based on
Yttrium doped- Barium cerate are potential candidates for this application due
high protonic electrical conducitivity at intermediate temperatures, 500~600o C.
In this present work, BaCe0,9Y0,1O3 based ceramics were prepared by solid state
reaction and wet chemical route, specifically amorphous citrate process. The
sintering parameters were controlled by dwell temperature, dwell time and
heating rate. X ray diffraction was performed to powders, green and sintered
ceramics and the perovskite phase was obtained but it was observed that lattice
symmetry shows strongly dependent on dwell sintering and powders preparation
route. The scanning electronic microscopy and sintering at dilatometer were
performed and have shown a liquid phase sintering. A model to BaCe0,9Y0,1O3
sintering was proposed which the partial substitution of Yttrium atoms at host site
of Cerium leads to a liquid phase formation at eutectic point of BaCeO3
composition and this promotes densification. The following step is dedicated to
re-incorporation of Yttrium atoms to lattice and returning to conductive phase.
The success of this step is favored by higher temperatures and chemical
homogeneity of powders. The electrical conductivity shows stronger dependence
on sintering profile at wet chemical powder than at solid state reaction powder.
Among sintered ceramics with density at least 95% than theoretical density, the
higher conductivity was achieved with lower temperature sintering and better
chemical homogeneity, with =10-2 S.cm-1 at 500ºC in humidity atmospheres. / O desenvolvimento de eletrólitos sólidos para Células a Combustível
caracteriza um desafio para a implementação dessa tecnologia como fonte de
energia. As cerâmicas de cerato de Bário dopado com Ítrio são candidatas em
potencial para aplicação por apresentam excelente condutividade elétrica
protônica em temperaturas intermediárias, 500~600º C. No presente trabalho,
cerâmicas a base de BaCe0,9Y0,1O3 foram produzidas através de pós preparados
por reação em estado sólido e por rota química com reação em estado líquido
através de processo citrato amorfo. As condições de sinterização foram
controladas através da alteração de temperatura de patamar, tempo de patamar,
taxa de aquecimento e número de etapas de sinterização. As amostras
sinterizadas foram analisadas por difração de raios X e foi obtida a fase
perovskita com a simetria dependente da temperatura de sinterização e rota de
preparação dos pós. A análise de microestrutura através de microscopia
eletrônica de varredura em conjunto com a análise de sinterização em
dilatômetro indicaram que a sinterização ocorre por fase líquida. Um modelo para
a sinterização de BaCe0,9Y0,1O3 foi proposto onde a substituição parcial dos
átomos de Ítrio na posição do Cério favorece a formação de fase líquida em
pequenas quantidades no ponto eutético da composição BaCeO3 auxiliando a
densificação e a fase seguinte da sinterização é dedicada a entrada dos átomos
de Ítrio na rede retomando a fase de interesse. A eficiência dessa fase é
determinante na densidade e formação de fase dos corpos cerâmicos e é
favorecida pela temperatura e pela homogeneidade química dos pós. A
condutividade elétrica mostrou-se mais dependente das condições de
sinterização nas cerâmicas preparadas através de rota química. Dentre os
corpos sinterizados e com densidade superior a 95% a maior condutividade
elétrica foi observada para a menor temperatura de sinterização e maior
homogeneidade química, com valores de 10-2 S.cm-1 a 500ºC, sendo
correspondente às exigências para eletrólitos sólidos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/7849 |
| Date | 18 December 2015 |
| Creators | Araújo, Huyrá Estevão de |
| Contributors | Souza, Dulcina Maria Pinatti Ferreira de |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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