Author(s):
Tsipis, Ekaterina 
Date: 2006
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/2317
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Ciência dos materiais; Pilhas de combustível; Electrólitos sólidos; Condutividade eléctrica; Condutividade iónica
Description
Este trabalho é dedicado ao desenvolvimento de novos materiais de electrodo
para pilhas de combustível de electrólito sólido, operando a temperaturas
intermédias. São analisados os efeitos das propriedades de transporte iónico e
electrónico e o papel da permuta superficial no desempenho electroquímico de
materiais de cátodo ou ânodo com estruturas dos tipos zircão, (Ce,i~l)Oc~o+m~
M=Ca ou Sr, lamelar La2(Ni,M)04+, com M=Co ou Cu ou Y B ~ ( C O , F ~ ) ~ O ~ + ~ ,
perovskite La0.9Sr0.1 (AI, Fe)0.85Mg0.1503-6 e (La0.3Sr0.7)1-x(C0tM)O3-8 com
M=AI,Ga, fluorite TbM04-, com M=Zr,Hf e pirocloro (GdiCa)2Ti207-6E. dada
ênfase a propriedades influentes no desempenho dos eléctrodos,
designadamente as componentes de condutividade iónica e electrónica, a
permeabilidade ao oxigénio, variações estequiométricas, expansão térmica e
estabilidade de fases. Entre os materiais de cátodo merecem destaque
La2Ni0.8C~0.20e4 +Y6B ~(CO,F~)~qOu~e +e,x ibem expansão termica
relativamente baixa, apreciável condução mista e adequada actividade
electroquímica quando usados com electrólitos sólidos a base de galato de
lantânio Lal-xSrxGal,Mgy03,. Pelo contrário, as perovskites a base de LaCoO,
possuem elevada condutividade iónica e electrónica mas a sua expansão
termica é excessiva, tornando-os incompatíveis com os electrólitos sólidos
usuais. No caso dos ânodos, o melhor desempenho foi observado para
materiais com uma fase condutora iónica estável em condições redutoras, (p.e.
zircónia estabilizada ou Gdl.86Ca0.14Ti207-se)l uma fase contendo Ce, (p.e.
Ce0.8Gd0.~0O~U- ~C eo.8Cao.2V04+As)l.g umas modificações da camada
superficial originam redução significativa das perdas por polarização.
ABSTRACT: This work was dedicated to the development of novel electrode materials for
intermediate temperature solid oxide fuel cells. One studied the effects of ionic
and electronic transport properties and the role exerted by surface exchange
on the electrochemical performance of cathode or anode materials with
different structure types, namely zircon type (Ce,M)04+, with M=Ca ou Sr,
layered La2(Ni,M)04+, with M=Co or Cu and Y B ~ ( C O , F ~ ) ~pOer~ov+s~kit,e
Lao.9Sro.l(Al,Fe)o.85Mgo.150a3n..d, (La0.3Sr0.7)1~x(ColM)0w3it~h, M=AI,Ga, fluorite
TbM04-, with M=Zr,Hf and pyrochlore (GdlCa)2Ti207-,. Special emphasis is
given to properties playing major effects on the electrode performance such as
the ionic and electronic conductivity contributions, oxygen permeability, oxygen
stoichiometric changes, thermal expansion and phase stability. Promising
cathode materials La2Ni0.8C~0.20a4n+d6 Y B~(CO,F~)~Op~o+s,s,e ssing reiativeiy
low thermal expansion, significant mixed conductivity and suitable
electrocatalytic activity in contact with solid electrolytes based on lanthanum
gallate Lal-xSr,Gal-,Mg,03-,. Though LaCo03-based perovskites possess high
ionic and electronic conductivities, their thermal expansion is excessive, and
prevents their applicability with usual solid electrolytes. The best anodic
performance was observed for composite anodes containing a stable mixed
conductor under reducing conditions (e.g. stabilized zirconia or
Gdl.86Ca0.14Ti207-6a)n, d another phase containing Ce (e.g. Ce0.8Gd0.202o-6r
Ceo.8Cao.2V04+S~u)it.a ble surface modifications yield significant decrease in
polarisation losses. Doutoramento em Ciência e Engenharia de Materiais
