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Desenvolvimento de tintas cerâmicas baseadas em nanofolhas para impressão jato de tinta de camadas ultrafinas de componentes de células de óxidos sólidos (SOCs)

Processo: 15/20434-0
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Pesquisador Visitante - Internacional
Vigência: 16 de janeiro de 2016 - 02 de maio de 2016
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Fabio Coral Fonseca
Beneficiário:Fabio Coral Fonseca
Pesquisador visitante: Debora Marani
Inst. do pesquisador visitante: Technical University of Denmark (DTU), Dinamarca
Instituição Sede: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN). Secretaria de Desenvolvimento Econômico (São Paulo - Estado). São Paulo , SP, Brasil
Assunto(s):Materiais cerâmicos  Tintas para impressão  Células a combustível de óxidos sólidos  Eletrodos  Impressão  Intercâmbio de pesquisadores 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:células a combustível de óxidos sólidos | células de eletrólise de óxidos sólidos | deposição de camadas finas | eletrodos | Cerâmicos

Resumo

O hidrogênio e as células a combustível são soluções importantes para garantir as crescentes demandas por energia limpa e eficiente. A importância destes dispositivos tem crescido em um cenário em que o armazenamento eficiente de energia é demandado pelas tecnologias de geração renováveis intermitentes (solar e eólica). De fato, as células a combustível foram recentemente consideradas como tecnologias promissoras para combinar geração e armazenamento para se garantir as redes elétricas em que tecnologias renováveis são adotadas (veja, por favor, Nature 23 Setemb. 2015, pg. 447). Assim, as tecnologias avançadas de células a combustível avançam para múltiplas funcionalidades para gerar energia elétrica, fazer a eletrólise da água para armazenamento de hidrogênio e para a conversão eletroquímica de gás natural em combustíveis líquidos, como o metanol. Neste cenário, as células a combustível/eletrolisadores de óxidos sólidos (SOFC/SOEC) devem ocupar espaço de destaque. Os mais novos desenvolvimentos no campo requerem a adoção de técnicas inovadoras de microfabricação que permitam a manufatura eficiente e de baixo custo destes dispositivos. Entre os métodos estudados, a impressão por jato de tinta tem grande potencial pela simplicidade, baixo custo, flexibilidade para a fabricação camada-a-camada de materiais funcionais. A pesquisa proposta é dedicada ao desenvolvimento de nanotintas cerâmicas para a fabricação de componentes ultra finos para SOFC e SOECs. Estes dispositivos requerem camadas funcionais com microestrutura controlada e espessura de poucos microns. Novos protocolos serão desenvolvidos para preparação e otimização de tintas contendo nanoestruturas como as nanofolhas. Materiais de interesse no campo de conversão de energia e armazenamento serão selecionados e usados nas formulações de nanotintas, como, por exemplo, as cerâmicas à base de céria. O objetivo final é usar a impressão a jato de tinta para produzir camadas funcionais, como eletrólitos e barreiras de difusão, para células de óxido sólido de alto desempenho. Adicionalmente, serão promovidos cursos e treinamento sobre a preparação de tintas e de camadas para estudantes e pesquisadores das intuições que fazem parte desta proposta: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - Universidade de São Paulo (IPEN-USP), Universidade Federal do ABC (UFABC), e Instituto de Química - Universidade Estadual Paulista (IQUNESP) (Campus de Araraquara). (AU)

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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)
MORAES, LETICIA P. R.; MACHADO, MARINA; RODRIGUES, LAYS N.; SUN, ZIQI; MARANI, DEBORA; FONSECA, FABIO C.. Two-dimensional gadolinium-doped ceria nanosheets for low temperature sintering of solid oxide fuel cells barrier layer. Journal of Alloys and Compounds, v. 967, p. 9-pg., . (16/50339-2, 15/20434-0)
MARANI, DEBORA; REIS MORAES, LETICIA PORAS; GUALANDRIS, FABRIZIO; SANNA, SIMONE; DE FLORIO, DANIEL ZANETTI; ESPOSITO, VINCENZO; FONSECA, FABIO CORAL. Nucleation front instability in two-dimensional (2D) nanosheet gadolinium-doped cerium oxide (CGO) formation. CrystEngComm, v. 20, n. 10, p. 1405-1410, . (15/20434-0, 14/09087-4, 14/50279-4)
MACHADO, M. F. S.; MORAES, L. P. R.; MONTEIRO, N. K.; ESPOSITO, V.; DE FLORIO, D. Z.; MARANI, D.; FONSECA, F. C.; SINGHAL, SC; KAWADA, T. Low Temperature Synthesis and Properties of Gadolinium-Doped Cerium Oxide Nanoparticles. SOLID OXIDE FUEL CELLS 15 (SOFC-XV), v. 78, n. 1, p. 8-pg., . (14/50279-4, 15/20434-0, 13/26961-7, 16/07156-4, 14/09087-4)
SILVA, P. S. M.; ESPOSITO, V.; MARANI, D.; DE FLORIO, D. Z.; MACHADO, I. F.; FONSECA, F. C.. Thermochemical stability of zirconia-titanium nitride as mixed ionic-electronic composites. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 44, n. 7, p. 8440-8446, . (14/50279-4, 14/09087-4, 15/20434-0)
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, . (13/26961-7, 14/50279-4, 15/20434-0)

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