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Previous issue date: 2016-08-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Solid oxide fuel cells (SOFC) are devices that convert chemical energy directly into electricity and have shown a good alternative due to its high efficiency (more than 70%) have only components solid and clean energy. Among the biggest advantages are high reliability and low emission reducing the impact on the greenhouse effect. A SOFC comprises an electrolyte and two electrodes, the cathode and the anode, and must provide substantial conductivity, above 0.1 S.cm-1. The ceramics which have excellent electrical properties are compounds based on the structure of the perovskite (ABO3), and some of these have proton and ion conduction. The objective of this study was the synthesis of a perovskite with BaCe0,2Zr0,7Y0,1O3-δcomposition and obtain a dense compound for use as an electrolyte in SOFC. The ceramic compound this composition has enhanced electrical properties, as it has proton conduction. The powders were synthesized by the modified Pechini method, and various processing routes were tested until they found the ideal containing two calcinations, a 350°C for 4 hours and another 900°C for 12 hours. After obtaining the powder were tested two types of grinds, one in vibratory mill for 6 hours and another at high energy mill for 1 hour in order to refine the particle BCZY27 and improve densification of the sample after sintering. It also used the zinc oxide, 2% and 4 mol%, as a dopant assist densification. The characterization of the post was made by X and scanning electron microscopy with EDS rays. The results showed that, as the temperature was 900C possible to obtain the desired phase containing second phases. The sintering was done at 1300°C, 1400°C and 1600°C together with milling in a vibration mill and Spex mill, with the aim of testing the best composition in each. The characterization of the sintered samples was made by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, EDS, dilatometry, porosity and density. Impedance spectroscopy were also made to the atmospheric air and humid air at temperatures from 200 to 600°C with intervals of approximately 25°C the samples possessed apparent porosity of less than 5%. The samples sintered at 1400°C with the addition of 4 mol% of ZnO, proved to be good for the application as an electrolyte because reached full enough electrical conductivity to be used. / As células a combustível de óxido sólido (CaCOS) são dispositivos que convertem energia química diretamente em elétrica e têm se mostrado uma boa alternativa devido a sua alta eficiência (acima de 70%), ter apenas componentes no estado sólido e produzir energia limpa. Entre as maiores vantagens estão a alta confiabilidade e a baixa emissão de gases diminuindo o impacto sobre o efeito estufa. Uma CaCOS é constituída por um eletrólito e dois eletrodos, o catodo e o anodo, e deve apresentar condutividade elétrica considerável, acima de 0,1 S.cm-1. As cerâmicas que apresentam propriedades elétricas são compostos baseados na estrutura da perovskita (ABO3), sendo que algumas dessas apresentam condução protônica e iônica. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar a síntese de uma perovskita com composição BaCe0,2Zr0,7Y0,1O3-δe obter um composto denso para utilização como eletrólito em CaCOS. O composto cerâmico com esta composição possui propriedades elétricas otimizadas, pois apresenta condução protônica. Os pós foram sintetizados pelo método Pechini modificado e foram testadas diversas rotas de processamento até que se considerou a ideal contendo duas calcinações, uma de 350°C por 4 horas e a outra de 900°C por 12 horas. Após a obtenção do pó, foram testados dois tipos de moagens, uma em moinho vibratório por 6 horas e outra em moinho de alta energia por 1 hora, com a finalidade de refinar as partículas de BCZY27 e melhorar a densificação da amostra após a sinterização. Foi utilizado também o óxido de zinco, a 2% e 4% em mol, como dopante auxiliar de densificação. A caracterização dos pós foi feita por difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura com EDS. Os resultados mostraram que, a partir da temperatura de 900ºC foi possível obter a fase desejada contendo segundas fases. As sinterizações foram feitas em 1300°C, 1400°C e 1600°C em conjunto com as moagens em moinho vibratório e moinho Spex, com o objetivo de testar a melhor composição em cada uma delas. A caracterização das amostras sinterizadas foi feita por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, EDS, dilatometria, porosidade e densidade aparente. Foram feitas também medidas de espectroscopia de impedância ao ar atmosférico e ao ar úmido em temperaturas de 200 até 600°C com intervalos aproximados de 25°C das amostras que possuíram porosidade aparente inferior a 5%. As amostras sinterizadas a 1400°C, com a adição de 4% mol de ZnO, se mostraram boas para a aplicação como eletrólito, pois atingiram a condutividade elétrica total suficiente para sua utilização.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2.uepg.br:prefix/1481 |
| Date | 09 August 2016 |
| Creators | Ouba, Ana Kaori de Oliveira |
| Contributors | Chinelatto, Adriana Scoton Antônio, Chinelatto, Adilson Luiz, Zara, Alfredo José, Cerri, José Alberto |
| Publisher | UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais, UEPG, BR, Desenvolvimento e Caracterização de Materiais |
| 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 UEPG, instname:Universidade Estadual de Ponta Grossa, instacron:UEPG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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