Influência do método de síntese e caracterização de pós compósitos de NiO- Ce1-xEuxO2-δ para anodos catalíticos de células a combustível

Fuel cells are electrochemical devices that convert chemical energy into electricity. Due to the development of new materials, fuel cells are emerging as generating clean energy generator. Among the types of fuel cells, categorized according to the electrode type, the solid oxide fuel cells (SOFC) stand out due to be the only device entirely made of solid particles. Beyond that, their operation temperature is relatively high (between 500 and 1000 °C), allowing them to operate with high efficiency. Another aspect that promotes the use of SOFC over other cells is their ability to operate with different fuels. The CeO2 based materials doped with rare earth (TR+3) may be used as alternatives to traditional NiO-YSZ anodes as they have higher ionic conductivity and smaller ohmic losses compared to YSZ, and can operate at lower temperatures (500-800°C). In the composition of the anode, the concentration of NiO, acting as a catalyst in YSZ provides high electrical conductivity and high electrochemical activity of reactions, providing internal reform in the cell. In this work compounds of NiO - Ce1-xEuxO2-δ (x = 0.1, 0.2 and 0.3) were synthesized from polymeric precursor, Pechini, method of combustion and also by microwave-assisted hydrothermal method. The materials were characterized by the techniques of TG, TPR, XRD and FEG-SEM. The refinement of data obtained by X-ray diffraction showed that all powders of NiO - Cex-1EuxO2-δ crystallized in a cubic phase with fluorite structure, and also the presence of Ni. Through the characterizations can be proved that all routes of preparation used were effective for producing ceramics with characteristics suitable for application as SOFC anodes, but the microwave-assisted hydrothermal method showed a significant reduction in the average grain size and improved control of the compositions of the phases

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Células a combustível são dispositivos eletroquímicos que convertem a energia química em elétrica. Em virtude do desenvolvimento de novos materiais, as células a combustível vêm se destacando como promissores na geração de energia de forma limpa. Dentre os tipos de células a combustível, classificadas de acordo com o tipo de eletrólito, destacam-se as de óxido sólido (SOFC), por serem as únicas inteiramente constituídas por sólidos. Além disso, pela sua temperatura de operação ser relativamente elevada (entre 500 e 1000 ºC), estas células operam com alta eficiência. Outro aspecto que favorece o emprego de SOFC é a sua habilidade de operar com diferentes combustíveis, como fontes de hidrogênio.Os materiais a base de CeO2 dopados com terras raras (TR+3) podem ser utilizados como alternativas aos tradicionais anodos de NiO-YSZ. Além de maior condutividade iônica maior e menores perdas ôhmicas, elas podem operar a temperaturas mais baixas (500- 800°C). Na composição do anodo, a concentração de NiO, atuando como catalisador confere alta condutividade elétrica e alta atividade eletroquímica das reações, proporcionando a reforma interna do combustível na célula. Neste trabalho compostos de NiO - Ce1-xEuxO2-δ (x = 0,1; 0,2 e 0,3), foram sintetizados a partir do método dos precursores poliméricos, Pechini, do método de combustão e, também, pelo método hidrotermal assistido por micro-ondas. Os materiais obtidos foram caracterizados através das técnicas de TG, DRX, TPR e MEV-FEG. O refinamento dos dados obtidos pela difração de raios X indicou que todos os pós de NiO - Ce1- xEuxO2-δ cristalizaram-se em uma fase cúbica com estrutura fluorita, e também a presença de NiO. Todas as rotas de preparação utilizadas mostraram-se eficientes para a produção de pós com características adequadas para aplicação como anodos de SOFC, porém o método hidrotermal assistido por micro-ondas apresentou significativa redução do tamanho médio de grãos e melhor controle das composições das fases