SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE CÉRIA DOPADA COM GADOLÍNIA E CO-DOPADA COM ÓXIDO DE COBRE
As células a combustível de óxido
sólido (CCOS) são uma boa alternativa
para suprir a crescente demanda energética
mundial. As soluções sólidas à base de céria
são materiais promissores para aplicação
como eletrólitos de CCOS, pelas maiores
condutividades iônicas comparadas ao
eletrólito tradicional de zircônia estabilizada
com ítria. A desvantagem desses eletrólitos
está nas altas temperaturas de processamento
requeridas para completa densifi cação. Uma
solução para diminuir estas temperaturas é a
co-dopagem com óxidos de metais de transição
com baixo ponto de fusão. Este trabalho é
focado no comportamento de soluções sólidas
de céria com adição de CuO. Os efeitos do teor
de óxido de gadolínio sobre a sinterabilidade,
microestrutura e propriedades elétricas foram
avaliados e discutidos. Utilizou-se o método de
Pechini para sintetizar composições nominais
(0 ≤ x ≤ 0,3). A
análise térmica em pós tratados a 300 °C
determinou a temperatura ideal de calcinação.
A difratometria de raios X foi aplicada aos pós
calcinados determinando suas características
cristalográfi cas. A sinterabilidade foi investigada
por dilatometria até 1200 °C. As propriedades
elétricas foram investigadas por espectroscopia
de impedância. Os resultados indicam a
formação efi caz de soluções sólidas com
estrutura fl uorita, havendo uma redução do
tamanho de cristalito com o aumento do teor de
gadolínia. A dopagem com gadolínia favorece a densifi cação e diminui o tamanho
do grão. A condutividade elétrica aumenta com a adição de gadolínia, atingindo um
máximo de 7,81 mS/cm a 600 °C para a amostra contendo 15% em mol deste dopante.
SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE CÉRIA DOPADA COM GADOLÍNIA E CO-DOPADA COM ÓXIDO DE COBRE
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DOI: 10.22533/at.ed.94719150312
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Palavras-chave: eletrólitos, céria, sinterização, condutividade.
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Keywords: electrolytes, ceria, sintering, conductivity.
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Abstract:
Solid oxide fuel cells (SOFC) are a good alternative to supply the growing
global energy demand. Solid solutions based on ceria are promising materials for
application as SOFC electrolytes, due to the higher ionic conductivities compared to the
traditional yttria stabilized zirconia electrolyte. The disadvantage of these electrolytes
is the high processing temperatures needed for complete densifi cation. One solution
to decrease this temperature is the addition of low melting point transition metal
oxides. This work is focused on the behavior of solid solutions of ceria with addition
of CuO, evaluating the effect of gadolinium oxide content on sintering, microstructure
and electrical properties. The Pechini method was used to synthesize nominal
compositions (0 ≤ x ≤ 0.3). (0 ≤ x ≤ 0.3). Thermal analysis
in powders treated at 300 ° C determined the ideal calcination temperature. The XRD
with the Rietveld refi nement were applied to the calcined powders determining their
crystallographic characteristics. The sintering was investigated by dilatometry up to 1200
° C. MEV determined the mean grain size. The electrical properties were investigated
by impedance spectroscopy. The results indicate the effective formation of crystalline
solid solutions with fl uorite structure, with a decrease in crystallite size with an increase
in gadolinium content. Doping with gadolinia favors densifi cation and decreases grain
size. The electrical conductivity increases with the addition of gadolinium, reaching a
maximum of 7.81 mS / cm at 600 ° C for a sample containing 15 mol% of this dopant.
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Número de páginas: 15
- Raquel Rodrigues do Nascimento Menezes
- Thamyscira Herminio Santos da Silva
- Allan Jedson Menezes de Araújo
- Erik Benigno Grisi de Araújo Fulgêncio
- Liszandra Fernanda Araújo Campos
- Ricardo Peixoto Suassuna Dutra
- Daniel Araújo de Macedo
