Eletrólitos sólidos homogêneos e heterogêneos : obtenção e caracterização visando aplicação em células A combustível de temperatura intermediária

dc.contributor.advisor-co1Andretta, Marcello Rubens Barsi
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7904227795652627por
dc.contributor.advisor1Souza, Dulcina Maria Pinatti Ferreira de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4100119317525940por
dc.contributor.authorAntunes, Fábio Coutinho
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/9066668470271550por
dc.date.accessioned2018-02-15T16:13:11Z
dc.date.available2018-02-15T16:13:11Z
dc.date.issued2016-03-04
dc.description.abstractEmission 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.resumoA 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.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)por
dc.identifier.citationANTUNES, 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.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/9428
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMpor
dc.rights.uriAcesso abertopor
dc.subjectEletrólitospor
dc.subjectCompósitospor
dc.subjectEpitaxiapor
dc.subjectSafirapor
dc.subjectSol gelpor
dc.subjectHeterofilmespor
dc.subjectEctrolyteseng
dc.subjectMonocrystalline fibereng
dc.subjectPolycrystalline matrixeng
dc.subjectCompositeseng
dc.subjectEpitaxyeng
dc.subjectSapphireeng
dc.subjectHeterofilmseng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICApor
dc.titleEletrólitos sólidos homogêneos e heterogêneos : obtenção e caracterização visando aplicação em células A combustível de temperatura intermediáriapor
dc.title.alternativeHomogeneous and heterogeneous solid electrolytes : obtaining and characterization in order to use in intermediate temperature fuel cellseng
dc.typeTesepor
dc.ufscar.embargoOnlinepor

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