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Desenvolvimento de ânodos de células a combustível de óxidos sólidos operando diretamente com combustíveis renováveis

Processo: 13/26961-7
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de outubro de 2014 - 31 de março de 2017
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Fabio Coral Fonseca
Beneficiário:Fabio Coral Fonseca
Instituição-sede: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). Secretaria de Desenvolvimento Econômico (São Paulo - Estado). São Paulo , SP, Brasil
Auxílios(s) vinculado(s):14/50767-9 - Enhancing the performance of direct ethanol solid oxide fuel cells, AP.R
Bolsa(s) vinculada(s):16/09493-8 - Auxílio técnico para desenvolvimento de ânodos de células a combustível de óxidos sólidos operando diretamente com combustíveis renováveis, BP.TT
15/11967-5 - Auxílio técnico para desenvolvimento de ânodos de células a combustível de óxidos sólidos operando diretamente com combustíveis renováveis, BP.TT
Assunto(s):Materiais cerâmicos  Cerâmica avançada  Células de combustível  Etanol  Biocombustíveis 

Resumo

Este projeto tem como objetivo desenvolver anodos para células a combustível de óxidos sólidos (SOFC) visando à operação direta com combustíveis renováveis e estratégicos para o país (como o bioetanol e o biogás). As SOFC são os dispositivos conhecidos mais eficientes para a conversão direta da energia química de um combustível em eletricidade. Estes dispositivos têm avançado rapidamente e já são disponíveis comercialmente para algumas aplicações. O impacto desta proposta é a mitigação dos efeitos nocivos ao meio ambiente causados pela queima de combustíveis fósseis e a geração de energia elétrica sustentável e com elevada eficiência. Neste sentido pretende-se avançar nossos estudos em SOFC a etanol direto e estende-los para outros combustíveis como, por exemplo, o metano (componente principal do gás natural e biogás). Esta proposta envolve a síntese e o estudo das propriedades de duas famílias de materiais: i) os compósitos cerâmica-metal à base de céria e Ni e ii) perovskitas duplas da família Sr2MgMMoO6 (M= Nb, Ru). Os materiais produzidos serão caracterizados por meio de várias técnicas como, análises térmicas, difratometria de raios X e microscopia eletrônica, e as propriedades elétricas determinadas por medidas dc e ac em ampla faixa de temperatura, frequência e pressão parcial de oxigênio. Estes materiais serão colocados à prova como anodo de células a combustível unitárias para avaliação de seu desempenho. Serão realizados testes eletroquímicos em função da temperatura e fluxo dos combustíveis, visando demonstrar a estabilidade das células unitárias. Os itens solicitados nesta proposta visam garantir as condições para que os testes sejam realizados com bom controle dos parâmetros experimentais e com a devida segurança. Os resultados obtidos neste projeto contribuirão para um melhor entendimento das propriedades de cerâmicas avançadas com condução mista (eletrônica e iônica) e avançarão a tecnologia de SOFC operando diretamente com combustíveis renováveis. (AU)

Publicações científicas (5)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
STEIL, M. C.; NOBREGA, S. D.; GEORGES, S.; GELIN, P.; UHLENBRUCK, S.; FONSECA, F. C. Durable direct ethanol anode-supported solid oxide fuel cell. APPLIED ENERGY, v. 199, p. 180-186, AUG 1 2017. Citações Web of Science: 17.
DA SILVA, A. A. A.; BION, N.; EPRON, F.; BARAKA, S.; FONSECA, F. C.; RABELO-NETO, R. C.; MATTOS, L. V.; NORONHA, F. B. Effect of the type of ceria dopant on the performance of Ni/CeO2 SOFC anode for ethanol internal reforming. APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL, v. 206, p. 626-641, JUN 5 2017. Citações Web of Science: 28.
SHAYENNE DINIZ DA NOBREGA; NATALIA KONDO MONTEIRO; FRANCISCO TABUTI; DANIEL ZANETTI DE FLORIO; FABIO CORAL FONSECA. Optimization of spin-coated electrodes for electrolyte-supported solid oxide fuel cells. MATERIA-RIO DE JANEIRO, v. 22, n. 1 2017. Citações Web of Science: 0.
PINHEIRO, L. B.; TABUTI, F. N.; MARTINELLI, A. E.; FONSECA, F. C. Influence of microwave-assisted hydrothermal treatment on the properties of nickel oxide-zirconia based composites. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 42, n. 7, p. 9058-9064, MAY 15 2016. Citações Web of Science: 3.
ESPOSITO, VINCENZO; NI, DE WEI; MARANI, DEBORA; TEOCOLI, FRANCESCA; THYDEN, KARL TOR SUNE; DE FLORIO, DANIEL ZANETTI; FONSECA, FABIO CORAL. Accelerated ceria-zirconia solubilization by cationic diffusion inversion at low oxygen activity. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A, v. 4, n. 43, p. 16871-16878, 2016. Citações Web of Science: 15.

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