Efeito de íons aliovalentes nas propriedades elétricas de céria dopada com ítria

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.The high operating temperature of SOFCs can produces the formation of insulating interphases in the electrolyte-cathode interface contributing for the efficiency loss. As an example, there is the formation of zirconates in the interface strontium doped lanthanum manganite (LSM) - yttria stabilized zirconia (YSZ). Another important aspect in SOFCs concerns to the use of an electrolyte material with a higher ionic conductivity at lower temperatures than that of YSZ. Yttria doped ceria (CY) is an example of this kind of material. This feature is important to reduce the operating temperature of SOFC minimizing the problems related to their high operating temperature. Therefore, if one intends to use CY as an electrolyte in SOFC it is important to evaluate the possibility of any insulating phase formation involving this material and the cathode material, as doped lanthanum perovskites. To verify possible deleterious reactions between yttria doped ceria and two kinds of perovskites cathode, LSM and LSCF, in this work CY composition was doped with two set of ions: La, Sr, Mn and La, Sr, Fe, Co. The doping increased the grain electrical conductivity while the effective grain boundary conductivity decreased, for both set of dopant. Although, the total electrical conductivity stayed almost constant. The La, Mn, Sr doped sample was more stable at high temperature compared with the undoped CY composition.