Síntese e caracterização de eletrólitos compósitos à base de céria e sais fundidos
Solid electrolyte is the part of the fuel cell has three essential functions: separate reagents, blocking electronic current and have high ionic conductivity of the elements that compose it. Composite electrolytes consisting of a ceria (CeO2) or ceria-gadolinia (Ce0,9Gd0,1O2, CGO) ceramic matrix...
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Brasil
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Endereço do item: | https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/23682 |
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Eletrólitos compósitos Céria Carbonatos Cloretos CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA Lima, Andrey José Moraes de Síntese e caracterização de eletrólitos compósitos à base de céria e sais fundidos |
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Solid electrolyte is the part of the fuel cell has three essential functions: separate
reagents, blocking electronic current and have high ionic conductivity of the elements
that compose it. Composite electrolytes consisting of a ceria (CeO2) or ceria-gadolinia
(Ce0,9Gd0,1O2, CGO) ceramic matrix and eutectic mixtures of Na2CO3/Li2CO3 or
LiCl/KCl allow reducing the operating temperature of ceramic fuel cells from 600 -
800°C to 400 – 600 °C. In this paper, composite electrolytes based on ceria and molten
salts (eutectic mixtures of carbonates and chlorides) were obtained by the citrate
method. The adopted chemical route enabled the simultaneous synthesis of the two
phases, with precise control of composition and microstructure, providing substantial
chemical interaction between phases. The study evaluated the effects of composition
(carbonate or chloride content in the ceria based matrix) and processing (sintering
temperature) on microstructure and transport properties of the composites. The
structural characterization by X-ray diffraction showed that the carbonates and
chlorides exist as amorphous phases. Despite the low relative densities (between 52
and 75%), as a result of reduced sintering temperatures (ceria/carbonate at 690°C and
ceria/chloride between 400 and 600°C), it was observed that the fusion of the
amorphous phase acts as a seal that can prevent the flow of gases through the
samples. The correlation between the composition and the electrical behavior, using
the infrared spectroscopy techniques, scanning electron microscopy and impedance
spectroscopy, has observed a homogeneous microstructural distribution between
phases, indicating the formation of a ceramic skeleton based on ceria, surrounded by
a mixture of amorphous salts, obtaining a conductivity of 0.079 S cm-1 and 0,058 cm-1
S for the ceria composite and carbonates at 600 ° C and 0.0016 S cm-1 and 0.0011 S
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ri-123456789-236822019-01-30T05:55:56Z Síntese e caracterização de eletrólitos compósitos à base de céria e sais fundidos Lima, Andrey José Moraes de Nascimento, Rubens Maribondo do http://lattes.cnpq.br/4039901907607920 http://lattes.cnpq.br/8671649752936793 Miranda, Auristela Carla de http://lattes.cnpq.br/1311586220144057 Macedo, Daniel Araújo de http://lattes.cnpq.br/1027496814443777 Aquino, Flávia de Medeiros http://lattes.cnpq.br/5822416945469021 Eletrólitos compósitos Céria Carbonatos Cloretos CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA Solid electrolyte is the part of the fuel cell has three essential functions: separate reagents, blocking electronic current and have high ionic conductivity of the elements that compose it. Composite electrolytes consisting of a ceria (CeO2) or ceria-gadolinia (Ce0,9Gd0,1O2, CGO) ceramic matrix and eutectic mixtures of Na2CO3/Li2CO3 or LiCl/KCl allow reducing the operating temperature of ceramic fuel cells from 600 - 800°C to 400 – 600 °C. In this paper, composite electrolytes based on ceria and molten salts (eutectic mixtures of carbonates and chlorides) were obtained by the citrate method. The adopted chemical route enabled the simultaneous synthesis of the two phases, with precise control of composition and microstructure, providing substantial chemical interaction between phases. The study evaluated the effects of composition (carbonate or chloride content in the ceria based matrix) and processing (sintering temperature) on microstructure and transport properties of the composites. The structural characterization by X-ray diffraction showed that the carbonates and chlorides exist as amorphous phases. Despite the low relative densities (between 52 and 75%), as a result of reduced sintering temperatures (ceria/carbonate at 690°C and ceria/chloride between 400 and 600°C), it was observed that the fusion of the amorphous phase acts as a seal that can prevent the flow of gases through the samples. The correlation between the composition and the electrical behavior, using the infrared spectroscopy techniques, scanning electron microscopy and impedance spectroscopy, has observed a homogeneous microstructural distribution between phases, indicating the formation of a ceramic skeleton based on ceria, surrounded by a mixture of amorphous salts, obtaining a conductivity of 0.079 S cm-1 and 0,058 cm-1 S for the ceria composite and carbonates at 600 ° C and 0.0016 S cm-1 and 0.0011 S cm-1 for composites ceria and chlorides at 450 ° C. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Eletrólitos compósitos constituídos por uma matriz cerâmica de céria (CeO2) ou céria-gadolínia (Ce0,9Gd0,1O2-δ, CGO) e misturas eutéticas de Na2CO3/Li2CO3 ou LiCl/KCl permitem reduzir a temperatura de funcionamento de células a combustível de 600 - 800 °C para a faixa entre 400 e 600 °C. Neste trabalho, eletrólitos compósitos à base de céria e sais fundidos (misturas eutéticas de carbonatos ou cloretos) foram obtidos pelo método citrato. A rota química adotada possibilitou a síntese em simultâneo das duas fases dos compósitos, com um controle preciso de composição e microestrutura, promovendo uma substancial interação química entre fases. O estudo avaliou os efeitos da composição (teor de carbonato ou cloreto em matriz de céria ou CGO) e do processamento (temperatura de sinterização) na microestrutura e propriedades de transporte dos compósitos. A caracterização estrutural por difração de raios X revelou que os carbonatos e cloretos existem como fases amorfas. Apesar das baixas densidades relativas (entre 52 e 75%), decorrentes das reduzidas temperaturas de sinterização (céria/carbonatos a 690 °C e céria/cloretos entre 400 e 600 °C), observou-se que a fusão das fases amorfas atua como um selo que pode evitar o fluxo de gases através das amostras. A correlação entre a composição e o comportamento elétrico, recorrendo às técnicas de espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de impedância, permitiu ampliar o conhecimento existente sobre as novas características destes materiais relativamente aos eletrólitos convencionais. 2017-08-02T13:26:05Z 2017-08-02T13:26:05Z 2016-03-31 masterThesis LIMA, Andrey José Moraes de. Síntese e caracterização de eletrólitos compósitos à base de céria e sais fundidos. 2016. 81f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016. https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/23682 por Acesso Aberto application/pdf Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS |