Abstract
A alta temperatura de operação da PaCOS pode causar a formação de fases resistivas isolantes na interface eletrólito-catodo o que contribui para a perda de eficiência da pilha, podendo-se citar como exemplo a formação de zirconatos na interface manganita de lantânio dopada com estrôncio (LSM) - zircônia estabilizada com ítria (ZEI). Outro aspecto importante em PaCOS é o uso de material de eletrólito com uma condutividade iônica maior do que a da zircônia em temperaturas mais baixas. Essa característica é importante para a redução da temperatura de operação da PaCOS minimizando os problemas relacionados com a alta temperatura de operação, sendo Céria dopada com ítria (CY) um exemplo desse tipo de material. Por isso, para o uso de CY como eletrólito em PaCOS é importante avaliar a possibilidade de formação de fase isolante envolvendo esse material e o material do catodo, como perovskitas de lantânio. Para avaliar possíveis reações entre céria dopada com ítria e dois tipos de perovskitas usadas como catodo, LSM and LSCF, foi realizado, neste trabalho, a dopagem de CY com dois conjuntos de íons: La, Sr, Mn e La, Sr, Fe, Co. A dopagem provocou aumento da condutividade elétrica do grão enquanto que a condutividade efetiva do contorno de grão decresceu. Contudo a condutividade total não foi comprometida com a dopagem. A dopagem com La, Mn e Sr forneceu amostra de Céria dopada com Itria mais estáveis em alta temperatura e atmosfera redutora.
Highlights
Um importante aspecto para a redução dos custos de fabricação da PaCOS é a implementação do processo de co-queima do eletrólito e do eletrodo
Impostas pelos materiais do eletrólito e do catodo quanto à estabilidade química e coeficientes de expansão térmica (CET) representam um desafio maior
Para o preparo das composições dopadas com os conjuntos de dopantes La, Sr, Mn e La, Sr, Fe, Co, denominadas CYLSM e CYLSCF, respectivamente, foi realizada a mistura entre o pó de CY preparado previamente juntamente com nitratos metálicos dos respectivos metais de interesse em moinho vibratório por 8 h
Summary
Um importante aspecto para a redução dos custos de fabricação da PaCOS é a implementação do processo de co-queima do eletrólito e do eletrodo. A literatura é rica em estudos envolvendo aspectos sobre reatividade química e compatibilidade térmica entre os materiais do catodo e do eletrólito [1,2,3,4,5,6,7], principalmente entre zircônia estabilizada com 8%mol de ítria (ZEI8) e manganitas de lantânio (LaMnO3-LM, La1-xSrxMnO3-LSM entre outros). Stochniol et al [1] avaliaram a reatividade de Lay-xSrxMnO3 (y = 1 e 0,95 e 0 x 0,5) e ZEI8 após tratamentos térmicos a 1200 oC por 400 h e 1400 oC até 200 h e verificaram que a melhor condição para suprimir a formação de La2Zr2O7 e SrZO3 foi para x = 0,3 e y = 0,95, ou seja, LSM deficiente em La (subestequiometria no sítio A). O trabalho foi conduzido de forma a simular as condições de preparação de catodo em eletrólito de céria dopada com ítria, porém estimulando a formação de solução sólida dos íons dopantes no material do eletrólito
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