Eletrólitos sólidos homogêneos e heterogêneos : obtenção e caracterização visando aplicação em células A combustível de temperatura intermediária
| dc.contributor.advisor-co1 | Andretta, Marcello Rubens Barsi | |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7904227795652627 | por |
| dc.contributor.advisor1 | Souza, Dulcina Maria Pinatti Ferreira de | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4100119317525940 | por |
| dc.contributor.author | Antunes, Fábio Coutinho | |
| dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/9066668470271550 | por |
| dc.date.accessioned | 2018-02-15T16:13:11Z | |
| dc.date.available | 2018-02-15T16:13:11Z | |
| dc.date.issued | 2016-03-04 | |
| dc.description.abstract | Emission reduction of greenhouse gases to the atmosphere in order to control global warming is an urgent need fully accepted by the international community. Ceramic materials play an important role in the possible solutions for this problem, with emphasis on 8 mol% Yttria-Stabilized Zirconia (8YSZ). 8YSZ is the state of the art material for high temperature Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) electrolytes, however its ionic conductivity is not high enough to enable cell operation at intermediate temperatures (T~600°C), which are considered to be optimal for technological feasibility, considering cost, efficiency and life span. The goal of this work was to investigate the role of new interfaces in electrolytes with 8YSZ as the major phase, in order to obtain ceramic materials with unique microstructures, as well as higher conductivity than conventional ones. In order to achieve this goal, the following were investigated: i) homogeneous composite consisting of 8YSZ single crystals dispersed and oriented in 8YSZ polycrystalline matrix; ii) heterogeneous composite formed by Al2O3 single crystals (sapphire) dispersed and oriented in 8YSZ polycrystalline matrix; iii) heterogeneous composite consisting of intercalated layers of 8YSZ and Al2O3 polycrystalline films, which were deposited on Al2O3 mono and polycrystalline substrates. All analyzed systems showed higher electrical conductivity than 8YSZ samples with conventional microstructure. Emphasis should be made to the homogeneous composite (8YSZ polycrystalline matrix with 8YSZ monocrystalline fiber oriented) which showed electrical conductivity 18 times higher than 8YSZ with conventional microstructure, which can enable SOFC operation at intermediate temperatures. | eng |
| dc.description.resumo | A redução das emissões de gases de efeito estufa para a atmosfera visando controlar o aquecimento global é uma necessidade urgente plenamente aceita pela comunidade internacional. Os materiais cerâmicos tem uma participação importante nas possíveis soluções deste problema com destaque para a zircônia estabilizada com 8%mol de ítria (8YSZ). Este material é o estado da arte no uso como eletrólito de célula a combustível de alta temperatura. Contudo, apresenta uma deficiência devido a sua condutividade iônica não ser suficientemente alta para viabilizar a operação da célula em temperatura em torno de 600°C, considerada ideal para o dispositivo ser tecnologicamente viável, isto é, ser eficiente e ter longo tempo de vida. O objetivo deste trabalho foi investigar o papel de tensões mecânicas em eletrólitos compósitos com a fase 8YSZ majoritária visando obter cerâmica com microestrutura peculiar e, por consequência, mais condutiva que a convencional. Para tanto, foram investigados: i) compósito homogêneo formado por uma fase monocristalina de 8YSZ dispersa e orientada em uma matriz policristalina da mesma fase 8YSZ; ii) compósito heterogêneo formado por uma fase monocristalina de Al2O3 (safira) dispersa e orientada em uma matriz policristalina de 8YSZ e iii) compósitos heterogêneos na forma de filmes multicamadas de 8YSZ e Al2O3 policristalinos sobre substratos monocristalino e policristalino de Al2O3. Todos os sistemas analisados apresentaram condutividade elétrica superior àquela obtida para 8YSZ com microestrutura convencional. Destaque deve ser feito ao compósito homogêneo com fibra monocristalina 8YSZ orientada em matriz policristalina 8YSZ que apresentou condutividade elétrica 18 vezes maior que a cerâmica policristalina 8YSZ com microestrutura convencional. Este resultado pode viabilizar a redução da temperatura de operação de células a combustível de óxido sólido para 580 °C. | por |
| dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | por |
| dc.identifier.citation | ANTUNES, Fábio Coutinho. Eletrólitos sólidos homogêneos e heterogêneos : obtenção e caracterização visando aplicação em células A combustível de temperatura intermediária. 2016. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2016. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/9428. | * |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/9428 | |
| dc.language.iso | por | por |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
| dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
| dc.publisher.initials | UFSCar | por |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM | por |
| dc.rights.uri | Acesso aberto | por |
| dc.subject | Eletrólitos | por |
| dc.subject | Compósitos | por |
| dc.subject | Epitaxia | por |
| dc.subject | Safira | por |
| dc.subject | Sol gel | por |
| dc.subject | Heterofilmes | por |
| dc.subject | Ectrolytes | eng |
| dc.subject | Monocrystalline fiber | eng |
| dc.subject | Polycrystalline matrix | eng |
| dc.subject | Composites | eng |
| dc.subject | Epitaxy | eng |
| dc.subject | Sapphire | eng |
| dc.subject | Heterofilms | eng |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA | por |
| dc.title | Eletrólitos sólidos homogêneos e heterogêneos : obtenção e caracterização visando aplicação em células A combustível de temperatura intermediária | por |
| dc.title.alternative | Homogeneous and heterogeneous solid electrolytes : obtaining and characterization in order to use in intermediate temperature fuel cells | eng |
| dc.type | Tese | por |
| dc.ufscar.embargo | Online | por |