Estudo da estrutura e propriedades elétricas da perovskita BaCe0,2Zr0,7X0,1O3-δ (X=Y, Er e Dy) para eletrólitos de células a combustível. - Santos, Bruno Daniel (2021)
Em vista da demanda por fontes limpas e eficientes de energia, as células a combustível de óxido sólido (CaCOS) surgem como uma alternativa capazes de produzir energia elétrica com elevada eficiência e sem emissão de gases estufa pelo emprego do hidrogênio como combustível. A elevada temperatura de operação é principal barreira tecnológica e econômica para a ampla aplicação desse tipo de célula. A utilização de eletrólitos condutores protônicos é a melhor alternativa para redução da temperatura de operação das CaCOS, porém é necessária a obtenção de eletrólitos que combinem estabilidade química com elevada condutividade protônica. O zirconato de bário pode combinar essas características ao ser dopado com certos metais, em especial o ítrio, mas sua elevada refratariedade dificulta a obtenção de microestruturas densas. Esse trabalho investigou a possibilidade de obtenção das composições BaCe0,2Zr0,7X0,1O3-δ (X = Y, Dy, ou Er) a partir de óxidos precursores por reação em estado sólido, e o efeito da temperatura e tempo de sinterização na densificação e crescimento dos grãos. Também foi avaliada a viabilidade da utilização do óxido de zinco como aditivo auxiliar de sinterização. A rota de síntese usada, com duas etapas de calcinação não foi suficiente para promover formação a composição final, porém, pela análise estrutural por refinamento de Rietveld do produto sinterizado, pode-se verificar que a composição desejada foi alcançada após a sinterização. O efeito do tempo e temperatura de sinterização na microestrutura é pequeno em comparação com o efeito proporcionado pela adição de óxido de zinco. O disprósio proporcionou os maiores valores de condutividade enquanto a elevada resistividade nos contornos de grão fez com que a composição com ítrio apresentasse condutividades consideravelmente inferiores às demais composições. Desta forma, o disprósio apresenta o maior potencial para a aplicação como dopante nesses zirconatos.