Sinterização de Ce1-XEuXO2-(X/2) para aplicação como eletrólito sólido em células a combustível de temperaturas intermediárias

Given the environmental concern over global warming that occurs mainly by emission of CO2 from the combustion of petroleum, coal and natural gas research focused on alternative and clean energy generation has been intensified. Among these, the highlight the solid oxide fuel cell intermediate temperature (IT-SOFC). For application as electrolyte of the devices doped based CeO2 with rare earth ions (TR+ 3) have been quite promising because they have good ionic conductivity and operate at relatively low temperatures (500-800 ° C). In this work, studied the Ce1-xEuxO2-δ (x = 0,1, 0,2 and 0,3), solid solutions synthesized by the polymeric precursor method to be used as solid electrolyte. It was also studied the processing steps of these powders (milling, compaction and two step sintering) in order to obtain dense sintered pellets with reduced grain size and homogeneous microstructure. For this, the powders were characterized by thermal analysis, X-ray diffraction, particle size distribution and scanning electrons microscopy, since the sintered samples were characterized by dilatometry, scanning electrons microscopy, density and grain size measurements. By x-ray diffraction, it was verified the formation of the solid solution for all compositions. Crystallites in the nanometric scale were found for both sintering routes but the two step sintering presented significant reduction in the average grain size

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Diante da preocupação ambiental com o aquecimento global que ocorre principalmente pelas emissões de CO2 resultante da queima de combustíveis derivados do petróleo, carvão e gás natural, as pesquisas voltadas para formas alternativas e não poluentes de geração de energia vêm se intensificando. Entre essas, destacam-se as células a combustível de óxido sólido de temperatura intermediária (IT-SOFC). Para aplicação como eletrólito deste tipo de dispositivo, as cerâmicas à base de CeO2 dopadas com íons de terras raras (TR+3) têm se mostrado bastante promissoras pelo fato de possuírem boa condutividade iônica e operarem em temperaturas relativamente baixas (500-800ºC). Neste trabalho, foram estudadas cerâmicas de céria dopada com európio, sintetizadas pelo método dos precursores poliméricos para uso como eletrólito sólido. Foram estudadas também as etapas de processamento desses pós (moagem, compactação e sinterização convencional e por duas etapas), visando à obtenção de produtos sinterizados de elevadas densidades e microestrutura homogênea e reduzido tamanho de grão. Para isto, os pós foram caracterizados por análise termogravimétrica, difração de raios X, granulometria, e MEV, já as amostras sinterizadas foram caracterizadas por dilatometria, MEV, medidas de densidades e medidas de tamanho de grão. Os resultados de difração de raios X indicaram a formação de soluções sólidas com estrutura cúbica do tipo fluorita apresentando cristalitos nanométricos para todas as composições em estudo. Ambas as rotas de sinterização mostraram-se eficientes para a produção de cerâmicas com densidades adequadas para aplicação como eletrólitos sólidos em célula a combustível, mas a sinterização em duas etapas apresentou significativa redução do tamanho médio de grãos