Estudos de síntese e processamento de compósitos de óxido de níquel-céria dopada utilizados como anodo de células a combustível de óxido sólido de temperatura intermediária (IT-SOFC)

Abstract

"All that we are is the result of what we have thought. The mind is everything.What we think, we become."Bruce Lee (1940Lee ( -1973 "Inexiste no mundo coisa mais bem distribuída que o bom senso, visto que cada indivíduo acredita ser tão bem provido dele que, mesmo os mais difíceis de satisfazer em qualquer outro aspecto, não costumam desejar possuí-lo mais do que já possuem" René Descartes "A vida parece ser um comportamento ordenado e regulado da matéria, baseada em parte pela manutenção de uma ordem existente" À CAPES pela bolsa de estudo concedida. À Dra. Dolores Ribeiro Ricci Lazar pela orientação, dedicação, pela paciência, compreensão e principalmente pelo carinho e amizade.Ao professor e amigo Dr. Valter Ussui, pelo auxílio em todos os trabalhos, pela colaboração, discussões acadêmicas e pela amizade.Ao meu sempre mentor de laboratório, colega e amigo Dr. Walter Kenji Yoshito, por todo o auxílio experimental, por todos os diálogos acadêmicos e extra acadêmicos, pela companhia e amizade durante esses anos. Ao amigo M.Sc. Everton Bonturin, pela amizade nos meus anos de doutorado, pela companhia, pelas discussões acadêmicas e pela dedicação à ciência.Ao amigo Luis Felipe Exner pelo auxílio na parte experimental e amizade.Aos técnicos do IPEN, M.Sc. Edson Soares e Marco Andreolli pelas discussões acadêmicas, auxílio na parte experimental e pela amizade.Aos amigos do laboratório de Insumos Felipe Antunes, Guilherme, Anelyse, André pela companhia, ajuda experimental e pelas conversas.Aos integrantes da banca examinadora pela avaliação e contribuição desta Tese.Aos amigos do IPT, Rogério, Mara, Helena, Danilo, Marcelo, Fausto e Fábio pelo incentivo e apoio ao término da tese. E a todos os amigos que contribuíram, estiveram presentes durante estes anos e tornaram possível o desenvolvimento deste trabalho. ESTUDOS DE SÍNTESE E PROCESSAMENTO DE COMPÓSITOS DE ÓXIDO DE NÍQUEL-CÉRIA DOPADA UTILIZADOS COMO ANODO DE CÉLULAS A COMBUSTÍVEL DE ÓXIDO SÓLIDO DE TEMPERATURA INTERMEDIÁRIA (IT-SOFC)Alexander Rodrigo Arakaki RESUMO Este trabalho compreendeu os estudos de síntese química de pós por via úmida, de processamento cerâmico e de redução do óxido de níquel contido nos compósitos de céria dopada com samária e gadolínia, aplicados, principalmente, como anodos de Células a Combustível de Óxido Sólido. A rota adotada para a preparação dos pós com composição Ce 0,8 (SmGd) 0,2 O 1,9 /NiO e proporção em massa de 40 : 60% foi a coprecipitação de hidróxidos associada ao tratamento solvotérmico, utilizando-se como matérias-primas cloretos de cério, níquel, samário e gadolínio. O surfactante aniônico brometo de cetil trimetil amônio (CTAB) também foi utilizado na etapa de precipitação na relação molar Metal / CTAB entre 1 e 3. A influência do solvente orgânico utilizado no tratamento solvotérmico dos pós foi analisada utilizando o etanol, propanol e o butanol, nas condições de temperatura de 150ºC por 16 h, com e sem calcinação a 600ºC por 1h, e moagem em moinho de bolas. As amostras compactadas foram sinterizadas em temperatura...

Estudo de síntese de silicato de lantânio tipo apatita pelo método sol-gel seguido de precipitação de Na₂SiO₃

“…• Possuir propriedades mecânicas, como, por exemplo, tensão de fratura > 400 MPa (3,5,29) Os materiais mais empregados como eletrólito em SOFC são as soluções sólidas de óxidos condutores a base de ZrO2 (óxido de zircônio). Entre estes, destaca-se o YSZ (ZrO2 estabilizado com Y2O3) (4) . Este, por sua vez, possui condutividade iônica de 0,1 S/cm em temperatura acima de 1000°C (18) Materiais como CeO2, óxido de cério, e este dopado com Gd (gadolínio) -GDC, Sm (samário) -SDC, possuem condutividades iônicas em 750°C, similares ao YSZ em 1000°C e em altas pressões parciais de oxigênio (42) .…”

“…A obtenção de pós cerâmicos de alto desempenho, baixo custo e simplicidade de produção tem sido alvo de grande interesse de pesquisadores em diversos países. E, sobretudo, áreas como a biotecnologia, indústria eletroeletrônica e automobilística tem impulsionado o desenvolvimento e otimização dos métodos de síntese de materiais cerâmicos capazes de atender às mais variadas exigências em termos de propriedades mecânicas, químicas e físicas (3,4,57) .…”

“…Células a combustível (3,4) são dispositivos eletroquímicos que convertem energia química diretamente em energia elétrica pela oxidação de um combustível e redução de um oxidante. Este processo gera calor que por sua vez, também pode ser convertido em energia elétrica.…”

“…Uma de suas principais vantagens está na alta eficiência de conversão usando a mesma quantidade de combustível quando comparada a outras tecnologias. Esta eficiência (3,4) encontra-se na faixa de 50-70% e, com a utilização do subproduto gerado, calor, é possível atingir 90%. Pelo fato de não haver queima de combustível, inexiste a emissão de gases poluentes e, aliados a ausência de partes móveis e giratórias, não há ruídos e vibrações.…”

“…A primeira célula a combustível é datada de 1839 e atribuída ao advogado e físico William Grove quando o mesmo realizou o processo inverso da eletrólise, ou seja, executar a reação de hidrogênio com oxigênio, formando água e gerando eletricidade (3,4) . Os principais componentes da célula a combustível são: ânodo, cátodo, eletrólito, interconectores e selantes.…”