Filmes de Eletrólitos Baseados em Condutores de Protons em Altas Temperaturas para Aplicação em IT-SOFCs

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)