Banca de DEFESA: MORENA BRITO DE FARIAS

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : MORENA BRITO DE FARIAS
DATA : 20/09/2024
HORA: 08:30
LOCAL: https://videoconf-colibri.zoom.us/j/94147801962
TÍTULO:

Estudo de eletrodos de oxigênio compósitos isentos de cobalto para células de óxido sólido

PALAVRAS-CHAVES:

Célula de óxido sólido; Eletrodos de oxigênio; Espectroscopia de impedância eletroquímica; Condutor misto iônico-eletrônico; Perovskita dupla; Fases Ruddlesden-Popper

PÁGINAS: 135
RESUMO:

As células de óxido sólido são dispositivos de conversão de energia que podem operar em dois modos: como células a combustível para produzir eletricidade a partir do hidrogênio e como células de eletrólise para gerar hidrogênio a partir da eletricidade. Nesses dispositivos, o eletrodo de oxigênio frequentemente enfrenta desafios, como cinética de reação lenta ou degradação interfacial, o que pode impactar significativamente o desempenho global da célula e, portanto, requer otimização cuidadosa. Tradicionalmente, materiais contendo cobalto são amplamente utilizados como eletrodos de oxigênio devido à sua excelente cinética para reações com oxigênio. No entanto, um dos desafios atuais é substituir esse elemento crítico em aplicações energéticas devido a preocupações relacionadas à saúde, ao meio ambiente e à disponibilidade geográfica limitada. Nesta tese, os compostos Sr₂Fe_1,5Mo_0,5O_6-δ (SFM) e La_n+1Ni_nO_3n+1 (n = 1 e 3, LNO) são explorados como eletrodos de oxigênio livres de cobalto, demonstrando excelentes propriedades de condução iônica-eletrônica mista. Os eletrodos foram inicialmente otimizados por deposição sucessiva de camadas de material no substrato de eletrólito, resultando em uma maior fração sólida próxima à interface eletrodo/eletrólito. Esse processo não apenas otimizou a espessura dos eletrodos, mas também melhorou a distribuição da corrente iônica do eletrólito para o eletrodo, resultando em uma redução na resistência à polarização (R_pol). Consequentemente, os eletrodos otimizados atingiram valores de R_pol de aproximadamente 0,6 Ω cm² para SFM, 4,9 Ω cm² para La₂NiO_4+δ (L2N1) e 12,9 Ω cm² para La₄Ni₃O_10-δ (L4N3) a 700 °C. Além disso, um novo eletrodo compósito de SFM com aproximadamente 34 % em volume de céria dopada com praseodímia (Ce_0,8Pr_0,2O_2-δ) foi desenvolvido, levando a melhorias na cinética de incorporação. No entanto, o desempenho geral desse eletrodo compósito foi comprometido por insuficiente condutividade eletrônica (R_pol ~7,3 Ω cm² a 700 °C). Para os eletrodos de LNO, impregnação com óxido de praseodímio (~10 % em peso) resultou em uma redução na resistência à polarização em cerca de 7 vezes para L2N1 (R_pol ~0,7 Ω cm²) e em cerca de 17 vezes (R_pol ~0,8 Ω cm²) para L4N3 a 700 °C. Essa melhoria significativa é atribuída aos sítios cataliticamente ativos de PrO_x, que melhoram a dissociação de oxigênio e os processos de transferência de carga. No geral, este trabalho fornece insights críticos sobre os critérios microestruturais e composicionais essenciais para o futuro desenvolvimento de eletrodos de oxigênio de alto desempenho livres de cobalto, contribuindo para o avanço de células de óxido sólidos mais sustentáveis e eficientes.

MEMBROS DA BANCA:
Externa à Instituição - VANESSA CRISTINA DINIZ DA GRAÇA - UA
Externo à Instituição - ALLAN JEDSON MENEZES DE ARAÚJO - UA
Presidente - 1300987 - CARLOS ALBERTO PASKOCIMAS
Externo à Instituição - DANIEL ARAÚJO DE MACEDO - UFPB
Externo à Instituição - FABIO CORAL FONSECA - IPEN
Externo à Instituição - FRANCISCO JOSÉ ALMEIDA LOUREIRO - UA
Interno - 1350249 - RUBENS MARIBONDO DO NASCIMENTO