Fabricação e caracterização de pilhas a combustível de óxido sólido suportadas pelo eletrólito com anodo de níquel / zircônia estabilizada com ítria - Trindade, Gustavo Santiago. (UFRJ, 2008)
[PT]Neste trabalho foram fabricadas e caracterizadas suspensões cerâmicas para anodos, de uma camada ou de multicamadas, de pilhas a combustível de óxido sólido suportadas pelo eletrólito compostas por óxido de níquel e zircônia estabilizada com 8% molar de ítria. Em seguida, pilhas a combustível de óxido sólido unitárias foram fabricadas com estas suspensões cerâmicas para o anodo, com uma suspensão cerâmica comercial de manganita de lantânio dopada com estrôncio de estequiometria La0,8Sr0,2MnO3 para o catodo e com um eletrólito de zircônia estabilizada com 8% molar de ítria com espessura de 150 μm, e testadas à 950°C com hidrogênio seco como combustível e oxigênio puro como oxidante. Os testes de desempenho eletroquímico das pilhas a combustível unitárias com anodo de uma camada demonstraram um avanço em relação a trabalhos anteriores realizados pelo autor no Laboratório de Hidrogênio da COPPE/UFRJ, observando-se um aumento de aproximadamente 17 vezes na densidade de corrente que alcançou valores máximos de 175,38 mA/cm² e de aproximadamente 80 vezes na densidade de potência que atingiu valores máximos de 123,29 mW/cm². Tais avanços foram atribuídos a uma otimização na fabricação das suspensões cerâmicas e das pilhas a combustível de óxido sólido unitárias, com a implementação de formadores de poros e de tratamentos nos pós precursores, por exemplo. Foi feita ainda uma modelagem matemática para o desempenho eletroquímico e observou-se que os valores experimentais obtidos não estão muito distantes dos valores calculados levando em consideração que diversos fatores ocorrem na prática afastando os valores experimentais dos teóricos.[EN]In this work, electrolyte supported solid oxide fuel cell anode ceramic suspensions composed of nickel oxide and 8%mol yttria stabilized zirconia, for one layer anodes or multilayer anodes, were fabricated and characterized. Then, unitary solid oxide fuel cells were fabricated with those ceramic suspensions, with a cathode ceramic suspension of lanthanum strontium manganite with a La0.8Sr0.2MnO3 stoichiometry and with a 150 μm thick 8%mol yttria stabilized zirconia electrolyte, and tested for the electrochemical performance at 950°C with dry hydrogen as the fuel and pure oxygen as the oxidant. The electrochemical performance tests for unitary fuel cells fabricated with one layer anode showed great progress in relation to author’s previous works carried out in the Hydrogen Laboratory at COPPE/UFRJ. It was observed an increase of about 17 times on the current density, reaching maximum values of 175.38 mA/cm² and of about 80 times on the power density, reaching maximum values of 123.29 mW/cm². Those advances were attributed to an optimized fabrication of both the ceramic suspensions and the unitary fuel cell, with the implementation of pore formers in the ceramic suspensions and a treatment of the initial powders for example. A mathematic modeling of the electrochemical performance was made and it was observed that the experimental values are not far away from the calculated values taking into account that in practice various factors have to be considered.