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Caracterização de zirconato de bário dopado com ítrio, sintetizado pelo método dos peróxidos oxidantes

Gonçalves, Mayra Dancini

Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares 2015-05-15

Acesso online. A biblioteca também possui exemplares impressos.

  • Título:
    Caracterização de zirconato de bário dopado com ítrio, sintetizado pelo método dos peróxidos oxidantes
  • Autor: Gonçalves, Mayra Dancini
  • Orientador: Muccillo, Reginaldo
  • Assuntos: Zirconato De Bário; Calorimetria; Condutor Protônico; Espectroscopia De Impedância; Síntese; Synthesis; Proton Conductor; Impedance Spectroscopy; Calorimetry; Barium Zirconate
  • Notas: Tese (Doutorado)
  • Descrição: O condutor protônico zirconato de bário dopado com ítrio (BaZr1-xYxO3-δ, BZYx) é um material promissor para a aplicação como eletrólito sólido em células a combustível operacional em temperaturas intermediárias (400 a 700 oC). No entanto, sua natureza refratária (ponto de fusão ~ 2600 oC) faz com que para sua densificação, necessária para sua aplicação como eletrólito, sejam necessários altas temperaturas e longos tempos de tratamento térmico (1600 a 1800 °C por 24 a 48 h). Tais condições extremas causam um desvio da estequiometria de bário que afeta a química de defeitos do material e, consequentemente a diminuição da condutividade protônica do BZYx. Portanto, o processamento desse eletrólito sólido em menores temperaturas, preservando sua estequiometria, formando uma microestrutura densa e com baixa resistividade inter-granular são os principais objetivos e desafios da comunidade científica. Visando aumentar a sinterabilidade das partículas, o BZY foi preparado pelo método dos peróxidos oxidantes (OPM). O procedimento experimental original do OPM foi modificado e otimizado para viabilizar a formação do BZYx, com x = 10 a 50 mol% de Y3+. Dentre as modificações, a síntese foi feita com e sem o controle da atmosfera, em câmara de luvas sob atmosfera de nitrogênio e ao ar, respectivamente. As propriedades estruturais, morfológicas, térmicas, termodinâmicas e elétricas das composições de BZYx foram investigadas. As amostras produzidas foram calcinadas em diversas temperaturas e investigadas quanto à sua sinterabilidade e densificação. Os pós de BZYx, com x = 10 a 50 mol% de Y3+, produzidos com controle da atmosfera foram investigados quanto às suas propriedades termodinâmicas. Os valores de entalpia de formação a partir dos óxidos (ΔHf,ox) foram calculados com os dados obtidos por calorimetria de dissolução a alta temperatura. As amostras de BZY10 e BZY20 produzidas com controle da atmosfera atingiram condutividade elétrica total de 1,6 x 10-3 e 1,3 x 10-3 S/cm a 530 oC, respectivamente. A alta resistividade inter-granular contribui para a alta resistividade total das amostras. A análise por espectroscopia Raman e os valores de ΔHf,ox obtidos sugerem que para valores de Y3+ > 20 mol% ocorrem interações defeito-defeito na estrutura cristalina, causando à diminuição de sítios efetivos para a hidratação e a diminuição da mobilidade dos prótons na estrutura e, consequentemente, a diminuição da condutividade protônica total.
  • DOI: 10.11606/T.85.2015.tde-21072015-153443
  • Editor: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares
  • Data de criação/publicação: 2015-05-15
  • Formato: Adobe PDF
  • Idioma: Português
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