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Previous issue date: 2014-04-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The study of the synthesis of materials which have proton conductivity
contributes to the production of solid electrolytes protonic conductors, used extensively
in the operation of fuel cells. Materials doped barium zirconate yttrium (BZYO) and
barium cerate doped with gadolinium (BCGO), were synthesized by the polymeric
precursor method, which stands as an effective technique. The synthesized powders
were characterized by thermal analysis (TG-DTA), X-ray Diffraction (XRD), Scanning
Electron Microscopy (SEM / FEG) and Zeta Potential. The sinterability of the powders
was observed by dilatometric analysis, followed by XRD, SEM / FEG and density
apparent. 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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tede/4129 |
| Date | 11 April 2014 |
| Creators | Borges, Kellen Cristina Mesquita |
| Contributors | Godinho Júnior, Mario, Godinho Junior, Mario, Simões, Fábio Ruiz, Santos, Maria Rita de Cássia |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Programa de Pós-graduação em Química (RC), UFG, Brasil, Regional de Catalão (RC) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -6339953996062715594, 600, 600, 600, 600, -6789486854152681716, 1571700325303117195, 2075167498588264571 |
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