Fabricação e testes de células a combustível de óxido sólido a etanol direto usando camada catalítica

Abstract

A ciência humana de maneira nenhuma nega a existência de Deus. Quando considero quantas e quão maravilhosas coisas o homem compreende, pesquisa e consegue realizar, então reconheço claramente que o espírito humano é obra de Deus, e a mais notável." Galileu Galilei 4 AGRADECIMENTOS Ao Prof. Dr. Fabio Coral Fonseca pela brilhante orientação e por ter sido insubstituível na minha vida profissional. Obrigada pela confiança e paciência. Ao CNPq, IPEN e USP pelo apoio financeiro e infra-estrutura. Aos professores do Centro de Células a Combustível e Hidrogênio (CCCH), que sempre se disponibilizaram em me ajudar. Ao Laboratoire d'Electrochimie et de Physico-chimie des Matériaux et des Interfaces, pela cordialidade em me disponibilizar todos os equipamentos e infra-estrutura necessários ao meu trabalho, em especial, aos professores Dr. César Steil e Dr. Samuel Georges, por terem transmitido conceitos importantes à minha formação. Aos colegas de laboratório, em especial à Natália, Roberta, Mauro, Bruno, Sirlane, Lucas e Francisco, pelas discussões, excelentes risadas, amizade, e companhia nos momentos mais difíceis do meu doutorado. Vocês são excelentes psicólogos e terapeutas, dos quais jamais me esquecerei. Aos colegas do IPEN, em especial aos colegas do Centro de Ciências e Tecnologia dos Materiais (CCTM), que também contribuíram para a realização deste trabalho. A Mathieu, qui est devenu ma source d'inspiration et m'a appris que la science sans amour est sans valeur. Aos meus pais e ao meu irmão, pelo apoio e força em todas as escolhas que fiz em minha vida. Simplesmente amo vocês incondicionalmente.A Deus, por tudo o que sou. Palavras-chave: Células a combustível de óxido ABSTRACT Solid oxide fuel cells fabrication and operation running direct ethanol using a catalytic layer Yttria-stabilized zirconia (YSZ) electrolyte supported solid oxide fuel cells were fabricated with spin-coated strontium-doped lanthanum manganite (LSM) cathodes and Ni-YSZ cermet anodes. The microstructural parameters of the electrodes such as thickness, average particle size, and sintering temperature were optimized to decrease the polarization resistance of the single cells and to improve their electrochemical performance. These preliminar studies provided the basis for the fabrication of single fuel cells with a catalytic layer of gadolinia-doped ceria (CGO) and 0.1 wt% iridium (Ir-CGO) deposited onto the anode. The catalytic layer aims at the stable operation with dry (direct) ethanol; it avoids the contact of the alcohol with the anode, preventing the anode degradation by carbon deposition. Initially, the single cells were tested with ethanol and optimized operating parameters were determined. Then, the single cells were operated with anhydrous ethanol for periods of time up to 390 hours. The single cells with catalytic layer operate by the gradual internal reforming of ethanol, with good stability and delivering similar electric current densities as the ones measured using hydrogen as fuel. After single cell operation on direct ethanol, sc...