Síntese, caracterização e processamento por prensagem uniaxial a frio de ânodo NiO/ReYSZ utilizado em células combustíveis de óxido sólido

Há crescente interesse científico no desenvolvimento de novos materiais e novas tecnologias de fabricação de células a combustível. O objetivo deste trabalho é estudar e aplicar a metodologia de prensagem uniaxial a frio para deposição do ânodo nas células a combustível de óxido sólido. Zircônia dopada com 11% mol de óxido de ítrio obtido por óxidos mistos de terras raras, foi utilizado como material para o eletrólito e suporte do ânodo. Foram construídas células simétricas (ânodo/eletrólito/ânodo) variando a massa do suporte de ânodo para estudar o comportamento elétrico. Os componentes das amostras foram compactados juntos, seguido de sinterização. O material catalítico, óxido de níquel, foi depositado nas superfícies das amostras numa proporção de 1mmg para cada superfície. As amostras foram caracterizadas por difração de raios-x revelando presença da YSZ-11 e do óxido de níquel nas superfícies das amostras, por microscopia eletrônica de varredura comprovando a uniformidade da distribuição do óxido de níquel e por espectroscopia de impedância, sendo a menor resistência associada às amostras com menor quantidade em massa de suporte de ânodo.There is growing scientific interest in the development of new materials and new fuel cell manufacturing technologies. The objective of this work is to study and apply the cold uniaxial pressing methodology for anode deposition in solid oxide fuel cells. Zirconia doped with 11 mol% of yttrium oxide obtained by mixed rare earth oxides, was used as material for the electrolyte and anode support. Symmetric cells (anode/electrolyte/anode) were constructed by varying the mass of the anode support to study the electrical behavior. The components of the samples were compacted together, followed by sintering. The catalytic material, nickel oxide, was deposited on the surfaces of the samples at a ratio of 1mmg to each surface. The samples were characterized by X-ray diffraction revealing the presence of YSZ-11 and nickel oxide on the surfaces of the samples, by scanning electron microscopy proving the uniformity of the nickel oxide distribution and by impedance spectroscopy, with the lowest resistance associated to the samples with lower anode support mass

Effect of rare earth oxides addition in the ionic conductivity of zr02:3 mol%y203 based ceramics for applications in oxygen sensors

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2010.Eletrólitos sólidos contendo Zr02:3mol%Y203:nwt% OTR (n = 5.39, 10.54, 15.45), foram preparados pelo método de mistura de óxidos. O oxido de terras raras (077?) foi fornecido pelo Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares OPEN), os pós Zr02. 3mol%Y203 foram obtidos comercialmente (Tosoh-Corporation) e pelo método do precursor polimérico (Pechini). Esses materiais de partida foram analisados por duração de raios X (DRX), análise térmica diferencial (ATD) e termogravimétrica (TG), espectroscopia infravermelha com transformada de Fourier (FTIR). análise granulométrica a laser e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Amostras compactadas e sinterizadas foram analisadas por difração de raios X para análise e qualitativa e quantificação de fases, densidade aparente pelo método de Arquimedes, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e medições de condutividade iônica por espectroscopia de inipedância. Os resultados da caracterização evidenciam que o oxido de terras raras (OTR) comporta-se como um único oxido e que por tal motivo pode substituir ao oxido de ítrio fr203) como aditivo de estabilização, produzindo cerâmicas condutoras de íons de oxigênio com um custo menor, além disso, os valores de condutividade iônica nas cerâmicas Zr02\ 3 mol % Y203 podem ser melhorados devido à adição do OTR. que promove a estabilização da fase cúbica da zircônia. _______________________________________________________________________________ ABSTRACTThis document presents the preparation of solid electrolytes containing Zr02:3rnol% Y,03:nwt%RE0 (n = 5.39. 10.54. 15.45). Rare earth oxides (REO) were provided by the Institute of Energy and Nuclear Research (IPEN). Zr02. 3 mol % Y203 powders were obtained commercially (Tosoh-Corporation) and also by the polymeric precursor method (Pechini). These starting materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), differential thermal analysis (DTA) and thermogravimetric (TG), infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR), laser particle size analysis and electronic transmission microscopy (TEM). Some tests were carried out in the compacted and sintered samples in order to characterize them. These are: X-ray diffraction for qualitative and quantitative analysis of crystalline phases, Archimedes method for the density calculation, impedance spectroscopy for ionic-conductivity and scanning electron microscopy (SEM). The characterization results show that the rare earth oxide (REO) behaves as an unique oxide and can replace, the yttrium oxide (Y203) as an additive stabilization, producing ceramic conductors of oxygen ions with a lower cost. The values of ionic conductivity in Zr02. 3 mol % Y2Os ceramics can be improved by the addition of rare earth oxides (REO) which promotes the stabilization of the cubic phase of zirconia