Granular nanocrystalline zirconia electrolyte layers deposited on porous SOFC cathode substrates

Seydel, Johannes; Becker, Michael F.; Ivers-Tiffée, Ellen; Hahn, Horst

doi:10.1016/j.mseb.2009.06.006

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“…Among the different deposition techniques, only CVD is able to produce thin films (epitaxial and polycrystalline) at wafer scale with nanosized grains and growth rates reaching several micrometers per hour . The CVD film growth process is extremely complex and typically involves a series of physico‐chemical processes, gas‐phase, and surface reactions, depending on the deposition conditions and substrate characteristics.…”

Section: Manganite Film Growth By Mocvdmentioning

confidence: 99%

“…The evaporator is thermally separated from the reactor (i.e., two temperature zones are defined, one for the precursor solution evaporation and the other one for the film growth) while the fluidic path is continuous (see Figure ). The main advantages of PI‐MOCVD are a high reproducibility and a flexible control of the film growth by adjusting the process parameters, such as the growth rate, that can go down to the atomic level; the thickness, directly related to the number of pulses; and the film composition, which depends on the metalorganic precursors injected . These features are very favorable for growing sophisticated multi‐layered heterostructures using several injectors and ensuring the purity, homogeneity, and structural quality of the films.…”

Section: Manganite Film Growth By Mocvdmentioning

confidence: 99%

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Engineering of Functional Manganites Grown by MOCVD for Miniaturized Devices

Pla

Jiménez

Burriel

2017

Adv Materials Inter

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The hottest and most interesting state‐of‐the‐art research activities carried out in manganite thin films grown by metal‐organic chemical vapor deposition (MOCVD) are reported. The main strategies to tailor their physical properties, such as the impact of the substrate‐induced strain, the defect density, or the influence of stoichiometry in the nanostructured films, are highlighted. Relevant examples of their implementation and integration in miniaturized devices aiming to their future use in information storage, field‐effect sensing, and spintronics applications, are also presented.

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Section: Manganite Film Growth By Mocvdmentioning

confidence: 99%

Section: Manganite Film Growth By Mocvdmentioning

confidence: 99%

Engineering of Functional Manganites Grown by MOCVD for Miniaturized Devices

Pla

Jiménez

Burriel

2017

Adv Materials Inter

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“…As modificações realizadas no sistema de deposição (ver Fig. 1), que foram patenteadas no INPI [10], estão baseadas no movimento horizontal do bico atomizador, a partir de um sistema mecanizado, denominado MESP (sistema de deposição com movimento equatorial por spray pirólise). O movimento do bico atomizador em relação ao substrato durante a deposição proporcionou a melhora da distribuição da solução atomizada sobre a superfície dos substratos.…”

Section: Preparação Da Solução E Deposição Dos Filmesunclassified

“…Atualmente eletrólitos comerciais de 8YSZ (ZrO 2 :8 mol% Y 2 O 3 ) são utilizados com espessuras padrões 100-200 µm. Entretanto, alguns problemas enfrentados são a polarização do eletrodo e as perdas ôhmicas no eletrólito [9][10][11]. Visando atenuar estes efeitos, têm-se tentado diminuir a espessura destes materiais utilizando filmes cerâmicos de 8YSZ.…”

unclassified

A Influência dos parâmetros de deposição na morfologia dos eletrólitos para células a combustível de óxido sólido, à base de filmes de zircônia: 8 mol% ítria depositados por spray pirólise

Rodrigues

Toniato²,

Souza

et al. 2013

Cerâmica

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INTRODUÇÃOAs células a combustível de óxido sólido (SOFCs) são estruturas multicamadas de materiais cerâmicos, que utilizam a combinação química entre oxigênio e um combustível para gerar energia elétrica. Trata-se de uma tecnologia eficiente e de concepção ambiental, com emissões desprezíveis quando comparada a outros processos de combustão [1-5]. ResumoForam produzidos filmes de zircônia estabilizada com 8 mol% de itria (8YSZ) por spray pirólise, que podem ser aplicados como eletrólitos de células a combustível de óxido sólido. A técnica de spray pirólise tem como vantagens ser de simples manuseio, baixo custo de operação, versátil e eficiente na obtenção dos filmes cerâmicos. Entretanto, como desvantagens principais encontram-se a grande quantidade de fatores que interferem na qualidade e a reprodutibilidade. Visando estabelecer a influência destes parâmetros na morfologia dos filmes, utilizou-se a técnica de planejamento de experimentos, com três parâmetros determinados com principais: temperatura de deposição (T), fluxo da solução (F) e tempo de deposição (t). A morfologia dos filmes foi analisada por microscopia ótica com aumentos de 400x em campo claro e escuro, avaliando a presença de trincas, poros, partículas salinas e rugosidade. Para a execução das análises empregou-se o software ImageJ, que possibilitou a quantificação da influência dos parâmetros de deposição na morfologia. Realizou-se a modelagem dos resultados obtendo-se que os filmes de melhor morfologia, dentro dos parâmetros estudados, seriam produzidos com temperatura de deposição 320 °C, tempo de deposição 32 min e fluxo 1,4 mL/min. O filme de 8YSZ depositado com os parâmetros modelados foi tratado termicamente a 1000 ºC por 300 min com o objetivo de se alcançar a estrutura cristalina cúbica do tipo fluorita. A estrutura do filme foi analisada por difração de raios X, apresentando-se policristalino e com estrutura cúbica de face centrada do tipo fluorita, com orientação preferencial dos grãos no plano (111). As propriedades morfológicas dos filmes foram analisadas por microscopia de força atômica, indicando ter-se obtido um filme homogêneo, isento de microtrincas e microporos. Palavras-chave:spray pirólise, SOFC, YSZ. Abstract Films of 8 mol% yttria-stabilized zirconia (8YSZ) were prepared by spray pyrolysis, which can be used as electrolytes in solid oxide fuel cells. The spray pyrolysis technique has advantages such as simple handling, low cost of operation, versatile and effective in getting ceramic films. However, the major disadvantages are several parameters that can affect quality and reproducibility of the deposited films. Therefore, in order to establish the influence of the deposition parameters on the morphology of the films, the technique of factorial design of experiments was used with the determination of three parameters: deposition temperature (T), solution flow (F) and deposition time (t).

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“…These properties assist to explain why yttria stabilized zirconia is one of most studied materials for fuel cells application. However, there are some challenges to overcome, as electrode polarization and ohmic loss on electrolyte [8]. Although, the starting material's microstructure is strongly influenced by samples preparation conditions, as granulometry and sintering temperature.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Evaluation of electrical conductivity and density of 8 mol% yttria-stabilized zirconia produced by Spark Plasma Sintering

Polla¹,

Valentini²,

Junior³

et al. 2016

Blucher Chemistry Proceedings

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In this work, 8 mol% yttria-stabilized zirconia (8%YSZ) containing micro or nanoparticles were manufactured by Spark Plasma Sintering technique, in order to improve sample densification and control grain growth. The electrical conductivity of dense 8%YSZ pellets sintered was investigated by electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Preliminary results showed for samples produced from both micro and nanoparticle sintered at 1000 °C for 5 min, the relative density is approximately 98 %, while for the others samples sintered at 1200 °C the density is above 99 %. These densities are higher in comparison to the same composite sintered by conventional method. The electrical measurements were carried out at 500 °C in air and the best results were obtained for samples with nano particle size in comparison with micro granulometry. The SPS process allows using lower temperatures and shorter times to produce materials with high density and controlled grain growth.

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Granular nanocrystalline zirconia electrolyte layers deposited on porous SOFC cathode substrates

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Engineering of Functional Manganites Grown by MOCVD for Miniaturized Devices

Engineering of Functional Manganites Grown by MOCVD for Miniaturized Devices

A Influência dos parâmetros de deposição na morfologia dos eletrólitos para células a combustível de óxido sólido, à base de filmes de zircônia: 8 mol% ítria depositados por spray pirólise

Evaluation of electrical conductivity and density of 8 mol% yttria-stabilized zirconia produced by Spark Plasma Sintering

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