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http://hdl.handle.net/1843/BIRC-85UJUH| Type: | Dissertação de Mestrado |
| Title: | Elaboração e caracterização de filmes finos para catodo de pilhas a combustível de óxido sólido. |
| Authors: | Filipe Oliveira Pires |
| First Advisor: | Rosana Zacarias Domingues |
| First Co-advisor: | Tulio Matencio |
| First Referee: | Dario Windmoller |
| Abstract: | Este trabalho teve como objetivo a otimização das condições deelaboração de filmes porosos de catodo para pilhas a combustível de óxido sólido (PaCOS), bem com o estudo de meias células catódicas e de uma célula unitária confeccionada com eletrólito espesso (1,6 mm).Na primeira etapa foi realizado um estudo reológico para otimizar assuspensões utilizadas na deposição de filmes de catodo compósito. Nove suspensões foram preparadas (S1 a S9) com diferentes frações volumétricas de pó (F) de (La0,8Mn0,2)0,95MnO3 (LSM)/zircônia estabilizada com itria (YSZ) 50/50 em massa e diferentes quantidades de dispersante (etilcelulose). Os resultados mostraram um melhor comportamento das suspensões S5 (F = 0,095 e 4 % de dispersante) e S7 (F = 0,14 e 2 % de dispersante). As imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia ótica confirmaram as conclusões do estudo reológico. A suspensão S7 foi utilizada para a confecção da Célula 1 (somente com LSM puro) e Célula 2 (adição da camada funcional). As duas meias células foram estudas por espectroscopia de impedância e medidas de potência. A Célula 2 apresentou melhores resultados, inclusive com pouca degradação durante o funcionamento. Não foi observada uma melhora de desempenho quando foi utilizado o La0,59Sr0,4CoO3 (LSC) (melhor condutor iônico que o LSM) como camada coletora de corrente (Célula 5) devido à incompatibilidade com o YSZ. Os resultados mostraram também que catodos elaborados com LSM via rota citrato (Célula 2) tem melhor desempenho elétrico que aquele confeccionado com LSM via rota pechini (Célula 3) apesar da maior área superficial específica e maior atividade catalítica do último (testes catalíticos), devido à falta de homogeneidade do catodo compósito e à densificação dos grãos de LSM durante a sinterização da Célula 3. Por fim, foi estudada uma célula unitária em eletrólito espesso (Célula 4) elaborada com catodo anteriormente otimizado e anodo preparado por outros membros do LaMPaC. Foi obtido um desempenho elétrico não satisfatório que pode ser justificado pela espessura do eletrólito (1,6 mm) e pelo fato dos outros componentes não estarem ainda otimizados. |
| Abstract: | This study aimed to improve the prepare conditions of porous films of the solid oxide fuel cell cathode (SOFC), to study cathodic half cells and to study aunit cell elaborate wich a thick electrolyte (1.6 mm).In the first stage was realized a rheological study to optimize thesuspension used to deposit composite cathode films. Nine suspension were prepared (S1 to S9) with different volumetric powder fractions (F) of(La0,8Mn0,2)0.95MnO3 (LSM) / Ytria stabilized zirconia (YSZ) 50/50 in weight and different amounts of dispersant (ethylcellulose). The results showed a better performance of the suspensions S5 (F = 0095 and 4% of dispersant) and S7 (F = 0.14 and 2% of dispersant). The images obtained by scanning electronic microscopy (SEM) and optical microscopy confirmed the rheological study conclusions.The suspension S7 was used to elaborate the Célula 1 (pure LSM) and Célula 2 (functional layer addition). The two half-cells were studied byimpedance spectroscopy and power measures. The Célula 2 showed better results, even with little damage during the operation. There wasnt any improvement in performance when it used the La0,59Sr0,4CoO3 (LSC) (better ionic conductor than LSM) as the current collector layer (Célula 5) due to incompatibility with the YSZ. The results also showed that cathode prepared with LSM by citrate route (Célula 2) has better electrical performance than that made with LSM Pechini (Célula 3), despite the higher specific surface area and higher catalytic activityof the last one (catalytic tests), due to lack of composite cathode homogeneity and the LSM grain densification during Celula 3 sintering.Finally, it was studied a thick electrolyte unit cell (Célula 4) prepared withpreviously optimized cathode and anode made by LaMPaC other members. It obtained an unsatisfactory electric performance that can be justified by the electrolyte thickness (1.6 mm) and because the other components are not yet optimized. |
| Subject: | Celulas a combustivel Físico-química Eletroquímica Filmes finos Química |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BIRC-85UJUH |
| Issue Date: | 17-Feb-2009 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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