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X-ray absorption spectroscopy study on La0.6Sr0.4CoO3 and La0.6Sr0.4Co1¡yFeyO3 nanotubes and nanorods for IT-SOFC cathodes.

Mejía-Gómez, A.; Sacanell, J.; Soldati, A. L.; Fantini, Marcia Carvalho de Abreu; Lamas, D. G.
Fonte: Laboratório Nacional de Luz Síncrotron; Campinas Publicador: Laboratório Nacional de Luz Síncrotron; Campinas
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
ENG
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36.954253%
In the last years, extensive research has been devoted to develop novel materials and structures with high electrochemical performance for intermediate-temperatures solid-oxide fuel cells (IT-SOFCs) electrodes. In recent works, we have investigated the structural and electrochemical properties of La0:6Sr0:4CoO3 (LSCO) and La0:6Sr0:4Co1¡yFeyO3 (LSCFO) nanostructured cathodes, finding that they exhibit excellent electrocatalytic properties for the oxygen reduction reaction [1,2]. These materials were prepared by a pore-wetting technique using polycarbonate porous membranes as templates. Two average pore sizes were used: 200 nm and 800 nm. Our scanning electronic microscopy (SEM) study showed that the lower pore size yielded nanorods, while nanotubes were obtained with the bigger pore size. All the samples were calcined at 1000oC in order to produce materials with the desired perovskite-type crystal structure. In this work, we analyze the oxidation states of Co and Fe and the local atomic order of LSCO and LSCFO nanotubes and nanowires for various compositions. For this pur- pose we performed XANES and EXAFS studies on both Co and Fe K edges. These measurements were carried out at the D08B-XAFS2 beamline of the Brazilian Synchrotron Light Laboratory (LNLS). XANES spectroscopy showed that Co and Fe only change slightly their oxidation state upon Fe addition. Surprisingly...

Obtenção de cerâmicas de céria-samária-gadolínia para aplicação como eletrólito em células a combustível de óxido sólido (SOFC); Obtaining of ceria - samaria - gadolinia ceramics for application as solid oxide fuel cell (SOFC) electrolyte

Arakaki, Alexander Rodrigo
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 23/02/2010 PT
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48.21415%
O óxido de cério (CeO2), quando dopado com óxidos de terras raras, tem sua condutividade iônica aumentada, possibilitando seu uso como eletrólito de Células a Combustível de Óxido Sólido de Temperatura Intermediária (IT-SOFC), que são operadas entre 500 e 700°C. Os aditivos ou dopantes mais eficientes para o aumento da condutividade iônica são a samária (óxido de samário Sm2O3) e a gadolínia (óxido de gadolínio Gd2O3), com concentrações molares entre 10 e 20%. Neste contexto foram sintetizados, neste trabalho, pós de composição Ce0,8(SmGd)0,2O1,9 pelas rotas de síntese por coprecipitação de hidróxidos, carbonatos e oxalatos. O efeito do tratamento hidrotérmico foi avaliado para pós precipitados com hidróxido de amônio. Utilizou-se, como matériasprimas, concentrados de terras raras contendo 90% em massa de CeO2 e outro contendo 51% de Sm2O3 e 30% de Gd2O3, ambos provenientes do processamento da monazita. Estes concentrados foram utilizados devido ao menor custo em relação às matérias-primas puras adquiridas comercialmente e a semelhança química dos demais elementos de terras raras contidos. Inicialmente, foram definidas as condições das etapas de coprecipitação e a influência da temperatura de calcinação nas características dos pós e produtos sinterizados. Os resultados obtidos mostraram que os pós calcinados na faixa de temperatura entre 450 e 800ºC apresentam elevada área de superfície específica (90-150 m2.g-1) e estrutura cristalina cúbica tipo fluorita da céria...

Avaliação do ciclo de vida da produção de biogás via estação de tratamento de esgoto e uso em célula a combustível de óxido sólido; Life cycle assessment of biogas produced in a wastewater treatment plant (WWTP) and its use in a solid oxide fuel cell (SOFC)

Costa, Luzia Bouzan Oliveira
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 27/04/2012 PT
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28.069443%
A busca pelo uso de energia renovável, bem como a mitigação dos impactos antropogênicos, desempenha importante papel no desenvolvimento da sociedade contemporânea. O uso de energia de origem renovável é uma possível solução para os problemas relacionados aos impactos ambientais, em especial, às alterações climáticas. Uma importante fonte de energia renovável é a biomassa oriunda de resíduos orgânicos que, após a digestão anaeróbia, resulta em um gás rico em metano, conhecido como biogás. Sob o ponto de vista de qualidade ambiental, o aproveitamento energético dos resíduos produzidos a partir do tratamento das águas residuárias domésticas pode minimizar os impactos ambientais à medida que permite a diminuição da carga orgânica descartada na água e no solo. Adicionalmente, também é possível mitigar os efeitos negativos de emissões de metano na atmosfera quando o biogás é utilizado na produção de energia por meio das células a combustível (CaC) do tipo óxido sólido (SOFC). Neste sentido, o presente trabalho objetivou avaliar o ciclo de vida da ETE, da unidade geradora de biogás, sua purificação e uso em CaCs, identificando o potencial de mitigação dos gases do efeito estufa e de aproveitamento energético do biogás. Dentre os principais resultados obtidos...

Desenvolvimento de catalisadores de Rh/Ni/YSZ e Ru/Ni/YSZ para a reforma interna de etanol em ânodos de células a combustível de óxido sólido; Development of Rh/Ni/YSZ and Ru/Ni/YSZ for the ethanol steam reforming in anode of solid fuel cells

Oliveira, Drielly Cristina de
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 18/09/2012 PT
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28.334666%
Neste trabalho, investigou-se a atividade catalítica de materiais a base de Ni/YSZ modificados com Rh ou Ru a 0,5%, 1% e 3%, para a reforma a vapor de etanol (RVE) e seus desempenhos como eletrocatalisadores em células a combustível de óxido sólido (SOFCs - Solid Oxide Fuel Cell). Os catalisadores foram preparados pelo método Pechini e de impregnação. A caracterização estrutural foi realizada utilizando-se as técnicas de Energia Dispersiva de Raios X, Difratometria de Raios X, Redução à Temperatura Programada, Fisissorção de Nitrogênio, Microscopia Eletrônica de Varredura e Análise Elementar. Os testes catalíticos foram realizados a 700 e 900 °C, em uma linha de reação acoplada a um cromatógrafo a gás para o monitoramento dos produtos reacionais gasosos. Os produtos líquidos resultantes da RVE foram analisados por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE). O objetivo principal foi correlacionar a estrutura e a composição destes materiais com a produção de H2, distribuição de outros produtos reacionais e formação de depósitos de carbono. Os resultados obtidos mostraram que a incorporação de Rh ou Ru no catalisador de Ni/YSZ não resultou em mudanças significativas na estrutura e atividade catalítica...

Síntese e caracterização de pós de silicato de lantânio tipo apatita para eletrólito em SOFC; Synthesis and characterization of lanthanum silicate apatite type powders for SOFC electrolyte

Elias, Daniel Ricco
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 24/01/2014 PT
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38.05329%
A temperatura de operação de células a combustível de óxido sólido (SOFCs) que utilizam zirconia estabilizada com itria (YSZ) como eletrólito é 1000 oC. Essa alta temperatura gera graves problemas relativos a materiais e vida util da célula. Por isso, condutores iônicos que possuem alta condutividade em temperaturas inferiores são pesquisados atualmente. Estudos mostraram que La10Si6O27 tipo apatita possui alta condutividade iônica de oxigenio, que é comparativamente maior que a de YSZ, a 500 oC, sendo, portanto, um potencial candidato como eletrólito para SOFC. O objetivo do presente trabalho é o desenvolvimento de técnicas de síntese de silicato de lantânio tipo apatita. Rotas inéditas de solgel modificada para sintetizar La9,33Si6O26 são propostas. Volumes estequiométricos de soluções de Na2SiO3 e LaCl3 foram misturados para a formação de gel de Si. Em seguida este gel foi calcinado a 900 °C, lavado, filtrado e tratado novamente a 900 °C. Em outra rota, volumes estequiométricos de soluções de Si (Na2SiO3 ou TEOS) e de La (LaCl3) foram utilizados para obtenção de gel de Si. Em seguida, hidróxido de La foi precipitado pela adição de uma base (NaOH ou NH4OH) ao gel. O material resultante foi calcinado a 900 °C...

Estudos de síntese e processamento de compósitos de óxido de níquel-céria dopada utilizados como anodo de células a combustível de óxido sólido de temperatura intermediária (IT-SOFC); Synthesis and processing study of nickel oxide doped ceria composites used as anode of intermediate temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFC)

Arakaki, Alexander Rodrigo
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 23/07/2014 PT
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48.07467%
Este trabalho compreendeu os estudos de síntese química de pós por via úmida, de processamento cerâmico e de redução do óxido de níquel contido nos compósitos de céria dopada com samária e gadolínia, aplicados, principalmente, como anodos de Células a Combustível de Óxido Sólido. A rota adotada para a preparação dos pós com composição Ce0,8(SmGd)0,2O1,9/NiO e proporção em massa de 40 : 60% foi a coprecipitação de hidróxidos associada ao tratamento solvotérmico, utilizando-se como matérias-primas cloretos de cério, níquel, samário e gadolínio. O surfactante aniônico brometo de cetil trimetil amônio (CTAB) também foi utilizado na etapa de precipitação na relação molar Metal / CTAB entre 1 e 3. A influência do solvente orgânico utilizado no tratamento solvotérmico dos pós foi analisada utilizando o etanol, propanol e o butanol, nas condições de temperatura de 150ºC por 16 h, com e sem calcinação a 600ºC por 1h, e moagem em moinho de bolas. As amostras compactadas foram sinterizadas em temperaturas entre 1200 e 1400ºC por 1h. A redução in situ do NiO-SGDC foi estudada na amostra cerâmica preparada nas seguintes condições: síntese por coprecipitação usando ou não o CTAB, tratamento solvotérmico em butanol...

Desenvolvimento de selantes vitrocerâmicos para uso em SOFC pertencentes ao sistema BAS (BaO-Al203-SiO2) modificados com B2O3; Development of glass ceramic sealants for use in SOFC belonging to BAS (BaO-Al2O3-SiO2) system modified with B2O3

Silva, Maviael José da
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 25/09/2014 PT
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38.216335%
O desenho planar para as células a Combustível de Óxido Sólido (SOFC) é melhor do que o tubular devido a sua maior densidade de corrente e menor custo de fabricação. No entanto, o projeto de SOFC planar requer selantes para evitar o vazamento de combustível e a mistura de gases em altas temperaturas. Os vidros e os vitrocerâmicos têm demonstrado serem os mais adequados por apresentarem boa compatibilidade com outros componentes da célula nas temperaturas de trabalho das SOFCs (700-1000°C). No presente estudo, uma série de composições pertencentes ao sistema BaO-Al2O3-SiO2 (BAS) com a adição de B2O3 foram sintetizados tomando as proporções apropriadas de cada óxido constituinte. Propôs-se melhorar este sistema utilizando-se formadores e teores relevantes de modificadores estruturais, de forma a compatibilizar tanto o desempenho térmico por meio do coeficiente de expansão térmica (CET) como a compatibilidade química com os demais componentes da célula. A originalidade deste estudo está na busca destas características em regiões de composições ainda não exploradas, localizadas dentro do triangulo de compatibilidade BS-B2S-BAS2 na região rica em bário do sistema ternário. Entre estes vidros sintetizados quatro composições (BAS-4...

Síntese de manganita dopada com estrôncio e cobaltita dopada com antimônio e caracterização microestrutural

Tarragó, Diego Pereira
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Dissertação Formato: application/pdf
POR
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48.573745%
A grande variedade de propriedades dos óxidos com estrutura perovskita permite sua aplicação em diversas áreas da tecnologia. Em especial, as propriedades eletroquímicas e a estabilidade térmica de alguns destes compostos faz destes materiais os mais usados em cátodos de dispositivos para geração de energia como as células a combustível de óxido sólido (SOFC). As SOFC são dispositivos que podem atingir altas eficiências na conversão de energia elétrica e são passíveis de utilização na geração de energia sustentável e distribuída. Para estas células, as perovskitas compostas de manganita de lantânio dopada com estrôncio (LSM) preenche a maioria dos requisitos para aplicação como cátodos da SOFC. Nas células a combustível de óxido sólido de temperatura intermediária (IT-SOFC) há a possibilidade de construir a célula com filmes finos dos materiais cerâmicos suportados em um interconector metálico. No entanto, para os cátodos das IT-SOFC as manganitas não possuem bom desempenho eletroquímico devido à menor temperatura de operação do dispositivo, sendo necessário o desenvolvimento de condutores mistos para aumentar os sítios reativos para reação de redução do O2. Assim, o desenvolvimento de cátodos utilizando a perovskita cobaltita de estrôncio dopada com antimônio (SCS) tem sido proposto para esta aplicação. Portanto...

Study of a hybrid solid oxide fuel cell: Energetic analysis and sankey diagram

Luz-Silveira, José; De Souza, Antonio Carlos Caetano; Gallo, Giulliano Batelochi
Fonte: Universidade Estadual Paulista Publicador: Universidade Estadual Paulista
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência Formato: 657-664
ENG
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28.069443%
In this paper a hybrid solid oxide fuel cell (SOFC) system is analyzed. This system applies a combined cycle utilizing gas turbine associated to a SOFC for rational decentralized energy production. Initially the relative concepts about the fuel cell are presented, followed by some chemical and technical informations such as the change of Gibbs free energy in isothermal fuel oxidation (or combustion) directly into electricity. This represents a very high fraction of the lower heating value (LHV) of a hydrocarbon fuel. In the next step a methodology for the study of SOFC associated with a gas turbine system is developed, considering the electricity and steam production for a hospital, as regard to the Brazilian conditions. This methodology is applied to energetic analysis. Natural gas is considered as a fuel. In conclusion, it is shown by a Sankey Diagram that the hybrid SOFC system may be an excellent opportunity to strengthen the decentralized energy production in Brazil. It is necessary to consider that the cogeneration in this version also is a sensible alternative from the technical point of view, demanding special methods of design, equipment selection and mainly of the contractual deals associated to electricity and fuel supply.

Chemical stability and electrical properties of Nb doped BaCe 0.9Y 0.1O 3-δ as a high temperature proton conducting electrolyte for IT-SOFC

Radojković, A.; Žunić, M.; Savić, S. M.; Branković, G.; Branković, Z.
Fonte: Universidade Estadual Paulista Publicador: Universidade Estadual Paulista
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: 307-313
ENG
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46.954253%
BaCe 0.9-xNb xY 0.1O 3-δ (where x=0, 0.01, 0.03 and 0.05) powders were synthesized by solid-state reaction to investigate the influence of Nb concentration on chemical stability and electrical properties of the sintered samples. The dense electrolyte pellets were formed from the powders after being uniaxially pressed and sintered at 1550 °C. The electrical conductivities determined by impedance measurements in temperature range of 550-750 °C in different atmospheres (dry argon and wet hydrogen) showed a decreasing trend with an increase of Nb content. For all samples higher conductivities were observed in the wet hydrogen than in dry argon atmosphere. The chemical stability was enhanced with increasing of Nb concentration. It was found that BaCe 0.87Nb 0.03Y 0.1O 3-δ is the optimal composition that satisfies the opposite demands for electrical conductivity and chemical stability, reaching 0.8×10 -2 S cm -1 in wet hydrogen at 650 °C compared to 1.01×10 -2 S cm -1 for undoped electrolyte. © 2012 Elsevier Ltd and Techna Group S.r.l.

Síntese e caracterização de NiO-CGO para anodo e eletrólitos sólidos e base de Céria para SOFC

Cella, Beatriz
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Norte; BR; UFRN; Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais; Processamento de Materiais a partir do Pó; Polímeros e Compósitos; Processamento de Materiais a part Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Norte; BR; UFRN; Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais; Processamento de Materiais a partir do Pó; Polímeros e Compósitos; Processamento de Materiais a part
Tipo: Dissertação Formato: application/pdf
POR
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48.46683%
The direct use of natural gas makes the Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) potentially more competitive with the current energy conversions technologies. The Intermediate Temperature SOFC (IT-SOFC) offer several advantages over the High Temperature SOFC (HT-SOFC), which includes better thermal compatibility among components, fast start with lower energy consumption, manufacture and operation cost reduction. The CeO2 based materials are alternatives to the Yttria Stabilized Zirconia (YSZ) to application in SOFC, as they have higher ionic conductivity and less ohmic losses comparing to YSZ, and they can operate at lower temperatures (500-800°C). Ceria has been doped with a variety of cations, although, the Gd3+ has the ionic radius closest to the ideal one to form solid solution. These electrolytes based in ceria require special electrodes with a higher performance and chemical and termomechanical compatibility. In this work compounds of gadolinia-doped ceria, Ce1-xGdxO2-δ (x = 0,1; 0,2 and 0,3), used as electrolytes, were synthesized by polymeric precursors method, Pechini, as well as the composite material NiO - Ce0,9Gd0,1O1,95, used as anode, also attained by oxide mixture method, mixturing the powders of the both phases calcinated already. The materials were characterized by X ray diffraction...

Sinterização de Ce1-XEuXO2-(X/2) para aplicação como eletrólito sólido em células a combustível de temperaturas intermediárias

Souza, Ana Karolina Bezerra de
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Norte; BR; UFRN; Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais; Processamento de Materiais a partir do Pó; Polímeros e Compósitos; Processamento de Materiais a part Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Norte; BR; UFRN; Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais; Processamento de Materiais a partir do Pó; Polímeros e Compósitos; Processamento de Materiais a part
Tipo: Dissertação Formato: application/pdf
POR
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37.852212%
Given the environmental concern over global warming that occurs mainly by emission of CO2 from the combustion of petroleum, coal and natural gas research focused on alternative and clean energy generation has been intensified. Among these, the highlight the solid oxide fuel cell intermediate temperature (IT-SOFC). For application as electrolyte of the devices doped based CeO2 with rare earth ions (TR+ 3) have been quite promising because they have good ionic conductivity and operate at relatively low temperatures (500-800 ° C). In this work, studied the Ce1-xEuxO2-δ (x = 0,1, 0,2 and 0,3), solid solutions synthesized by the polymeric precursor method to be used as solid electrolyte. It was also studied the processing steps of these powders (milling, compaction and two step sintering) in order to obtain dense sintered pellets with reduced grain size and homogeneous microstructure. For this, the powders were characterized by thermal analysis, X-ray diffraction, particle size distribution and scanning electrons microscopy, since the sintered samples were characterized by dilatometry, scanning electrons microscopy, density and grain size measurements. By x-ray diffraction, it was verified the formation of the solid solution for all compositions. Crystallites in the nanometric scale were found for both sintering routes but the two step sintering presented significant reduction in the average grain size; Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior; Diante da preocupação ambiental com o aquecimento global que ocorre principalmente pelas emissões de CO2 resultante da queima de combustíveis derivados do petróleo...

Estudo da sinterização de eletrólito sólido de céria dopada com gadolínia

Ferreira, Gislaine Bezerra Pinto
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Norte; BR; UFRN; Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais; Processamento de Materiais a partir do Pó; Polímeros e Compósitos; Processamento de Materiais a part Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Norte; BR; UFRN; Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais; Processamento de Materiais a partir do Pó; Polímeros e Compósitos; Processamento de Materiais a part
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
POR
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28.24818%
Fuel cells are electrochemical devices that convert chemical energy in electrical energy by a reaction directly. The solid oxide fuel cell (SOFC) works in temperature between 900ºC up to 1000ºC, Nowadays the most material for ceramic electrolytes is yttria stabilized zirconium. However, the high operation temperature can produce problems as instability and incompatibility of materials, thermal degradation and high cost of the surround materials. These problems can be reduced with the development of intermediate temperature solid oxide fuel cell (IT-SOFC) that works at temperature range of 600ºC to 800ºC. Ceria doped gadolinium is one of the most promising materials for electrolytes IT-SOFC due high ionic conductivity and good compatibility with electrodes. The inhibition of grain growth has been investigated during the sintering to improve properties of electrolytes. Two-step sintering (TSS) is an interesting technical to inhibit this grain growth and consist at submit the sample at two stages of temperature. The first one stage aims to achieve the critical density in the initiating the sintering process, then the sample is submitted at the second stage where the temperature sufficient to continue the sintering without accelerate grain growth until to reach total densification. The goal of this work is to produce electrolytes of ceria doped gadolinium by two-step sintering. In this context were produced samples from micrometric and nanometric powders by two routes of two-step sintering. The samples were obtained with elevate relative density...

SOFC in brief

MALKOW THOMAS
Fonte: Springer Science+Business Media, B.V. Publicador: Springer Science+Business Media, B.V.
Tipo: Articles in books Formato: Printed
ENG
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28.05329%
The solid oxide fuel cell (SOFC) has existed for almost 100 years. The research on SOFC started as early as the 1930s, with the most prominent work of Baur and his colleagues particularly driven by the discovery of appreciable ionic conductivity of the so called Nernst mass ¿ doped zirconia. However, this type of fuel cell only obtained strong interest from the 1970s. It seemingly holds potential for electrical efficiencies as high as 55%; up to 70% and 90% in hybrid configuration with gas turbines and combined heat & power (CHP) generation, respectively. The SOFC has the potential for application in transportation, too, for example, in vehicular auxiliary power units (APU). Current SOFC technology demonstrates viable manufacture, feasible power ranges and applications. This has been accompanied by developments of new concepts, cell and stack designs, advanced and cost effective processing methods and improved and novel materials. The SOFC, like other fuel cells, is an electrochemical device for the conversion of chemical energy of a fuel into electricity and heat.; JRC.F.2-Cleaner energies

Studies on structural, morphological and electrical properties of Ce1-xErxO2-delta (x=0.05-0.20) as solid electrolyte for IT - SOFC

Stojmenovic, M.; Boskovic, S.; Zunic, Milan; Babic, B.; Matovic, B.; Bajuk-Bogdanovic, D.; Mentus, S.
Fonte: Elsevier B.V. Publicador: Elsevier B.V.
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: 422-431
ENG
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36.898955%
A series of four different powders ceria doped Ce1-xErxO2-delta (0.05 <= x <= 0.20) were synthesized by applying self-propagating reaction at room temperature (SPRT method). SPRT procedure is based on the self-propagating room temperature reaction between metal nitrates and sodium hydroxide, wherein the reaction is spontaneous and terminates extremely fast. The method is known to assure very precise stoichiometry of the final product in comparison with a tailored composition. XRPD, Raman spectroscopy, TEM and BET measurements were used to characterize the nanopowders at room temperature. It was shown that all obtained powders were single phase solid solutions with a fluorite-type crystal structure and all powder particles have nanometric size (about 3-4 nm). Densification was performed at 1550 degrees C, in an air atmosphere for 2 h. XRPD, SEM and complex impedance method measurements were carried out on sintered samples. Single phase form was evidenced for each sintered materials. The best value of conductivity at 700 degrees C amounted to 1.10 x 10(-2) Omega(-1) cm(-1) for Ce0.85Er0.O-3(2-delta) sample. Corresponding activation energies of conductivity amounted to 0.28 eV in the temperature range 500-700 degrees C. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

Sinterización de vidrios del sistema RO-BaO-SiO2 (R= Mg, Zn) para el sellado de SOFC; Sintering of glasses in the system RO-BaO-SiO2 (R= Mg, Zn) for sealing SOFC

Lara, C.; Pascual, M. J.; Durán, A.
Fonte: Sociedad Española de Cerámica y Vidrio Publicador: Sociedad Española de Cerámica y Vidrio
Tipo: Artículo Formato: 1535859 bytes; application/pdf
SPA
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48.069443%
[ES] Los vidrios de composición molar 50SiO2•30BaO•20ZnO (Zn1.5-50), 55SiO2•27BaO•18ZnO (Zn1.5-55), y 55SiO2•27BaO•18MgO (Mg1.5-55) presentan buenas propiedades para su aplicación en el sellado de pilas de combustible de óxido sólido de configuración plana y temperatura de operación intermedia (850ºC) (IT-SOFC). El sellado debe producirse a través de la sinterización del polvo de vidrio, durante el arranque de la pila, a temperaturas entre 700 y 850ºC. El tratamiento posterior a la temperatura de operación da lugar a la cristalización de silicatos de bario con el consiguiente aumento de viscosidad y rigidez del sello. Este trabajo es un estudio del comportamiento de sinterización de estos vidrios utilizando diferentes velocidades de calentamiento y distribuciones de tamaño de partícula del polvo de vidrio, para la obtención final de sellos densos y homogéneos. Los vidrios Zn1.5-55 y Mg1.5-55 con un tamaño de partícula <63 μm y tratados a 2ºC/min alcanzan densidades finales superiores al 95%. Por otra parte, se ha demostrado el buen acuerdo entre las cinéticas de densificación obtenidas experimentalmente y las predichas por el modelo de sinterización de formación de Clusters en ausencia de cristalización concurrente.; [EN] Glasses of composition 50SiO2•30BaO•20ZnO...

A Novel approach to engineering structures of a solid oxide fuel cell (SOFC): 3D direct write technology

Khatri-Chhetri, Prasanna
Fonte: Rochester Instituto de Tecnologia Publicador: Rochester Instituto de Tecnologia
Tipo: Tese de Doutorado
EN_US
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37.657322%
This thesis centers on the use of 3D direct write printing processes to produce Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) structures having engineered porosity and macro structure. The objective of the work presented here is to be able to locally control porosity in the anode and cathode structure using 3D direct write printing methods. It is well understood that grading the electrodes enhances the SOFC's performance. A hierarchically graded porous electrode structure, varying from smallest pores at the electrode/electrolyte interface to largest pores at electrode/gas interface can be printed via 3D direct write methods. Layers as thin as 15µm have been achieved using this process. The change in the degree of electrode porosity achieved by varying the graphite loading fraction has been experimentally mapped out. The feasibility of changing the composition/porosity within a layer has been demonstrated, which also opens up possibilities for varying chemical composition within a layer/plane. The second contribution of this work centers on the synthesis of a channeled electrode architecture aimed at producing structures with extremely low tortuosity. The proposed direct-write synthesis approach overcomes limitations of alternative approaches by allowing symmetric ribs and channels to be printed that balance out shrinkage stresses. The proposed channel architecture has been demonstrated...

On the influence of silica type on the structural integrity of dense La9.33Si2Ge4O26 electrolytes for SOFCs

Alves, Cátia; Marcelo, Teresa; Oliveira, F. A. Costa; Alves, L. C.; Mascarenhas, João; Trindade, B.
Fonte: Elsevier Publicador: Elsevier
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em //2013 ENG
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36.898955%
Apatite-type rare earth based oxides, such as R-doped lanthanum oxides of general formula La9.33(RO4)6O2 with R = Ge, Si, exhibit high ionic conductivity and low activation energy at moderate temperatures, when compared to the yttria-stabilized zirconia electrolyte making them potential materials to be used in the range 500–700 °C, for intermediate temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFCs). In this study, dense oxyapatite-based La9.33Si2Ge4O26 electrolytes have been successfully prepared either by electrical sintering at 1400 °C or microwave hybrid sintering at 1350 °C for 1 h from La2O3, SiO2 and GeO2 powders dry milled at 350 rpm for 15 h in a planetary ball mill. The densification behaviour of the apatite-type phase synthesized by mechanical alloying was found to be dependent on the grade of SiO2 used: either pre-milled quartz powder or amorphous nanosized fumed silica. The influence of the silica type on the La9.33Si2Ge4O26 integrity was assessed by dynamic Young's modulus, microhardness and indentation fracture toughness measurements. A good correlation between the degree of densification (as observed by SEM/EDS) and the resulting mechanical properties could be established. Pre-milling of quartz powder has favoured higher densification rates to be attained suggesting that both Fe content...

Avances en el desarrollo y conocimiento del cátodo Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ para celdas de combustible de óxido sólido de temperatura intermedia IT-SOFC

Alvarado-Flores,J.; Ávalos-Rodríguez,L.
Fonte: Sociedad Mexicana de Física Publicador: Sociedad Mexicana de Física
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/10/2013 ES
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Las celdas de combustible de óxido sólido (SOFC) convierten directamente la energía química de una reacción en electricidad de forma altamente eficiente. Actualmente, uno de los principales objetivos es reducir la temperatura de operación alrededor de los 500-800°C. De los beneficios obtenidos destacan la reducción de los problemas asociados con el sellado de la celda y la degradación térmica, lo que permite el uso de interconectores metálicos de bajo costo y suprimir las reacciones entre los componentes de la celda. Sin embargo, la actividad electroquímica del cátodo se deteriora drásticamente con la disminución de la temperatura por ejemplo en los electrodos base La0.8Sr0.2MnO3-δ. En este sentido, el cátodo se convierte en un factor limitante en la determinación del rendimiento total de la celda. Por lo tanto el desarrollo de nuevos electrodos con elevada actividad electrocatalítica para la reducción de oxígeno se convierte en una cuestión crítica para celdas SOFC de temperaturas intermedias (IT-SOFC). El óxido tipo perovskita Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ fue el primero reportado como material catódico con potencial aplicación en celdas IT-SOFC en el año 2004 por Shao y Haile. Después de eso, el cátodo BSCF ha atraído una considerable atención. En este artículo se examinan las investigaciones realizadas sobre el cátodo BSCF para celdas IT-SOFC. Se hace énfasis en el conocimiento y optimización de los materiales base BSCF. Se analizan las directrices en la búsqueda de la nueva generación de materiales catódicos para las celdas IT-SOFC.

Síntesis y caracterización de la doble perovskita BaSrCoFe1-xNi xO5.5 como cátodo para celdas SOFC

Alvarado-Flores,J.; Ávalos-Rodríguez,L.; Viramontes-Gamboa,G.; Reyes-Rojas,A.
Fonte: Sociedad Mexicana de Física Publicador: Sociedad Mexicana de Física
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/08/2013 ES
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Se han sintetizado a través del método sol-gel y caracterizado por difracción de rayos X (DRX), conductividad eléctrica y coeficiente de expansión térmica (TEC), nuevos compósitos del material BaSrCoFe1_xNi xO5.5 (tipo doble perovskita) con la adición de Ni en solución sólida Ni x (x = 0.025,0.05,0.075,0.1 y 0.2), como cátodos alternativos para celdas de combustible de óxido sólido de temperatura intermedia (SOFC-IT). Se confirma por DRX la formación de la fase perovskita de estructura tetragonal BaSrCoFe1_xNi xO5.5 con la presencia de pequeños máximos identificados en valores 2θ inferiores a 30° como BaCO3 y CoFe2O. La conductividad eléctrica aumenta con la temperatura entre 350-470°C y entonces disminuye debido a la pérdida de oxígeno en la red lo cual causa las diferencias en la conductividad. Se obtuvo un comportamiento semiconductor en todas las composiciones. La determinacioón del TEC, mostró una dependencia lineal inversamente proporcional a la concentración de Ni. Nuestros resultados de conductividad eléctrica y TEC nos conducen a la conclusión de que los cátodos entre 0.1 y 0.2 de Ni tienen la mayor posibilidad para aplicarse en las celdas SOFC-IT.