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Filmes de eletrólitos baseados em condutores de prótons em altas temperaturas para aplicação em IT-SOFCs

Processo: 10/20574-3
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de maio de 2011
Vigência (Término): 30 de abril de 2014
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:José Arana Varela
Beneficiário:Milan Zunic
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:08/57872-1 - Instituto Nacional de Ciências dos Materiais em Nanotecnologia, AP.TEM
Assunto(s):Eletrólitos   Materiais cerâmicos

Resumo

Condutores de protons de alta temperatura (HTPCs) tem uma ampla aplicação e os mais importantes são os eletrólitos para células conbustíveis de óxidos sólidos (SOFCs) e membranas para separação de hidrogênio. Entre esses materiais, ceratos de bário dopados do tipo BaCe1-xYxO3-´ (BCY) tem mostrado a mais alta condutividade de protons mas esses materiais não são estáveis in CO2 a temperaturas intermediárias. Esta instabilidade dos ceratos de bario dopados limitam sua aplicação comercial em SOFCs, porque neste caso conbustíveis de hidrocarbonos não podem ser utilizados. Embora tenham havido muitas tentativas para estabilizar os citratos de bario em CO2, o problema da instabilidade neste gas ainda não foi resolvido.Outro problema correlato com HTPCs é a pobre sinterabilidade que, como consequencia, tem resistência interna do eletrólito, isto é, alta resistência do contorno de grãos.O objetivo principal desta pesquisa é sintetizar filmes de cerato de bario como eletrólito para SOFC com boa estabilidade em atmosfera de CO2 e com baixa resistividade de ambos, grãos e contôrno de grãos, comparados com os dados da literatura. Para atingir este objetivo várias estratégias serão utilizadas tais como processar eletrólitos de BCY na forma de filme fino ou espesso usando RF-sputtering ou colagem em fitas de pós sintetizados. Vários dopantes como Co, Zr, Nb, Ta e In serão utilizados em diferentes concentrações com a finalidade de melhorar a estabilidade dos eletrólitos de BCY. Para diminuir a resistividade do eletrólito, serão feitas tentativas para aumentar o tamanho de grãos bem como crescer os filmes em substratos de forma colunares. Todos os pós para eletrólito serão sintetizados usando o método de auto combustão de citrico-nitrico. Substratos de cermetos para anodo serão produzidos usando o método de evaporação e decomposição de soluções e suspensões (EDSS). A aplicação do método descrito acima permitirá a preparação de nanopós com alta sinterabilidade. Pós estáveis de eletrólitos serão utilizados para a fabricação de células combustíveis baseadas em óxidos sólidos para uso em temperaturas intermediárias (IT-SOFCs)

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)
ZUNIC, MILAN; BRANKOVIC, GORAN; BASOLI, FRANCESCO; CILENSE, MARIO; LONGO, ELSON; VARELA, JOSE ARANA. Stability, characterization and functionality of proton conducting NiO-BaCe0.85-xNbxY0.15O3-delta cermet anodes for IT-SOFC application. Journal of Alloys and Compounds, v. 609, p. 7-13, OCT 5 2014. Citações Web of Science: 3.
STOJMENOVIC, M.; BOSKOVIC, S.; ZUNIC, M.; VARELA, J. A.; PREKAJSKI, M.; MATOVIC, B.; MENTUS, S. Electrical properties of multidoped ceria. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 40, n. 7, A, p. 9285-9292, AUG 2014. Citações Web of Science: 11.
ZUNIC, MILAN; BRANKOVIC, GORAN; FOSCHINI, CESAR RENATO; CILENSE, MARIO; LONGO, ELSON; VARELA, JOSE ARANA. Influence of the indium concentration on microstructural and electrical properties of proton conducting NiO-BaCe0.9-xInxY0.1O3-delta cermet anodes for IT-SOFC application. Journal of Alloys and Compounds, v. 563, p. 254-260, JUN 25 2013. Citações Web of Science: 6.
RADOJKOVIC, A.; ZUNIC, M.; SAVIC, S. M.; BRANKOVIC, G.; BRANKOVIC, Z. Enhanced stability in CO2 of Ta doped BaCe0.9Y0.1O3-delta electrolyte for intermediate temperature SOFCs. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 39, n. 3, p. 2631-2637, APR 2013. Citações Web of Science: 12.
RADOJKOVIC, A.; ZUNIC, M.; SAVIC, S. M.; BRANKOVIC, G.; BRANKOVIC, Z. Chemical stability and electrical properties of Nb doped BaCe0.9Y0.1O3-delta as a high temperature proton conducting electrolyte for IT-SOFC. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 39, n. 1, p. 307-313, 2013. Citações Web of Science: 29.

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