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Tipo: Dissertação de Mestrado
Título: Preparação e caracterização de anodo Ni/YSZ com aplicação em pilhas a combustível de óxido sólido
Autor(es): Girlaine de Castro Oliveira Pereira
primer Tutor: Tulio Matencio
primer Co-tutor: Rosana Zacarias Domingues
primer miembro del tribunal : Ione Maria Ferreira de Oliveira
Segundo miembro del tribunal: Dario Windmoller
Resumen: Pilhas a combustível de Óxido Sólido (PaCOS) são dispositivos que convertem energia gerada por reação letroquímica em energia elétrica e recebe destaque devido à sua mínima emissão de poluentes tóxicos e alta eficiência. São constituídas de anodo, eletrólito, catodo, interconectores e selante. O anodo poroso Ni/YSZ é o material mais utilizado para aplicações em PaCOS devido ao baixo custo, à estabilidade química em ambiente redutor sob altas temperaturas além de ser um bom condutor eletrônico e iônico. Tape Casting é uma técnica de produção de cerâmicas planas de área extensa e tem sido muito utilizada para produção de anodos suportes porosos e espessos. A Serigrafia é uma técnica de fácil operação e de baixo custo sendo comumente utilizada para produção de materiais cerâmicos finos como eletrólitos, catodos e anodos. Este trabalho teve como objetivo otimizar o preparo de anodo suporte Ni/YSZ pela variação de parâmetros da técnica de Tape Casting e também obter camadas finas de anodo funcional pela técnica de Serigrafia. Para a otimização da produção do anodo suporte foram estudadas quinze combinações diferentes durante a produção da fita, enquanto que foram produzidas seis suspensões diferentes para o estudo do anodo funcional. Os pós utilizados no estudo foram caracterizados por difração de raios-x, espalhamento de luz dinâmico, adsorção gasosa e análise térmica. O comportamento reológico e análise térmica das suspensões foram avaliados. As microestruturas dos anodos produzidos foram obtidas por Microscopia Eletrônica de Varredura. A partir do melhor anodo suporte e melhor suspensão de anodo funcional foram produzidas seis células diferentes para realizar as medidas eletroquímicas. As medidas de impedância e de densidade de potência das meias células mostraram a influência da porosidade, presença de anodo funcional, presença de eletrólito de CGO sobre as resistências e desempenho eletroquímico das mesmas. A densidade de potência máxima obtida dentre as células foi 1080 mWcm-2 à temperatura de 850 °C.  
Abstract: Solid Oxide Fuel Cells (SOFC) are devices that convert energy generated by electrochemical reaction into electrical energy and get highlighted because of their minimal emission of toxic pollutants and high efficiency. They consist of anode, electrolyte, cathode, interconnects and sealant. The porous anode Ni/YSZ is the most common material used for applications in SOFCs due to its low cost, chemical stability in reducing environment at high temperatures and it is a good electronic and ionic conductor. Tape Casting is a technique for producing flat ceramic with wide area and has been widely used for the production of porous and thick support anode. Screen printing is a technique of easy operation and low cost commonly used for production of fine ceramics as electrolytes, anodes and cathodes. This study aimed to optimize the preparation of support anode Ni/YSZ by variation of parameters of Tape Casting technique and also get thin functional anode layers through screen printing technique. For optimization of the production of the support anode, fifteen different combinations were studied during the production of the tape, while six different suspensions were produced for the study of functional anode. The powders used in the study were characterized by X-ray diffraction, dynamic light scattering, thermal analysis and gaseous adsorption. The rheological behavior and thermal analysis of the suspensions were evaluated. The microstructures of anodes produced were obtained by Scanning Electron Microscopy. From the best support anode and functional anode suspension, six different cells were produced to conduct the electrochemical measurements. The measures of impedance and density of power of the half-cells had shown the influence of the porosity, presence of functional anode, CGO electrolyte presence on the resistances and electrochemical performance of the same ones. The highest power density obtained among the cells was 1080 mWcm-2 at a temperature of 850 °C.
Asunto: Eletroquímica
Físico-química
Material cerâmico
Células a combustível
Análise térmica
Idioma: Português
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Institución: UFMG
Tipo de acceso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-966VBF
Fecha del documento: 25-feb-2013
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