Estudo da produção de suspensões aquosas para serigrafia de anodos para PaCOS e introdução de modificadores de superfície

  • Martins E
  • Villalobos P
  • Trindade G
  • et al.
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Abstract

O presente trabalho tem como objetivo apresentar os resultados preliminares do desenvolvimento de suspensões cerâmicas aquosas para anodos de PaCOS. Estas suspensões foram utilizadas para a geração de eletrodos sobre eletrólitos planos de zircônia estabilizada com 8% mol de ítria (ZEI) em procedimentos compatíveis com a técnica de serigrafia, uma vez que a mesma leva a baixos custos de processamento e boas propriedades eletrocatalíticas dos componentes manufaturados dessa forma. Tais suspensões foram produzidas partindo-se de pós cerâmicos adquiridos comercialmente. Juntamente com coadjuvantes orgânicos de interesse, esse material foi processado através de moagem de alta energia, resultando em uma massa precursora da suspensão que, na fase final do procedimento, é hidratada com água destilada gerando uma pasta pronta para a deposição no eletrólito e posterior processamento cerâmico de queima e sinterização. Foi também estudada a formulação para anodo contendo, na água de intumescimento do polímero, íons precursores de óxidos com atividade eletrocatalítica (íons zircônio IV e ítrio III), visando a geração de uma estrutura auxiliar de ZEI após o processamento cerâmico, como uma maneira de otimizar a microestrutura do filme poroso formado. A utilização de dois passos de processamento, o primeiro de moagem a seco dos pós e o segundo de adição de solvente para hidratação (água), leva a uma vantagem de armazenamento, uma vez que a mistura precursora da suspensão pode ser mantida por longos períodos de tempo. A manufatura da pilha unitária para testes foi concluída pela utilização de suspensão comercial de manganita de lantânio dopada com estrôncio, utilizada como catodo. Análises da morfologia dos eletrodos fabricados, através de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura, demonstraram a obtenção de estrutura porosa adequada e sua adesão ao substrato e testes de desempenho eletroquímico dos dispositivos prontos, evidenciaram uma melhora no desempenho, uma vez que houve aprimoramento do processamento com adição dos modificadores de superfície.The present work has the objective of presenting the preliminary results of the development of aqueous ceramic suspensions for SOFC anodes. These suspensions had been used for the generation of electrodes on flat electrolytes of 8%mol yttria stabilized zirconia (YSZ) using procedures compatible with the screen-printing technique, since it results in low cost processing and good electrocatalytic properties of the components manufactured by this method. Such suspensions had been produced from commercial ceramic powders. Together with organic supporting of interest, This material, with addition of adequate organic supporting compounds, was processed in a high energy milling, resulting in a precursory mass of the suspension, which is hydrated with distilled water in the final phase of the procedure, generating a paste ready for deposition on the electrolyte and final ceramic processing of firing and sintering. The anode formulation was also studied containing, in the swelling water of the polymer, oxide precursory ions with electrocatalytic activity ( zirconium IV and yttrium III ions), aiming the generation of an auxiliary YSZ structure after the ceramic processing, as a way to optimize the microstructure of the porous film formed. The use of a two step process, the first one consisting of dry milling of the powders and the second one including the addition of solvent (water) for hydration, leads to an advantage concerning storage, since the precursory mixture of the suspension can be kept for long periods of time. The manufacture of the single cell for tests was completed with the use of a commercial LSM suspension, used as cathode. Morphology analyses of the manufactured electrodes, through optic and scanning electron microscopy, demonstrated the achievement of an adequate porous structure, and its adhesion to the substrate. Electrochemical performance tests of single cells evidenced performance enhancement, due to an improvement on the processing procedure by the addition of catalytic surface modifiers.

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Martins, E. D., Villalobos, P. R., Trindade, G. S., & Miranda, P. E. V. de. (2007). Estudo da produção de suspensões aquosas para serigrafia de anodos para PaCOS e introdução de modificadores de superfície. Matéria (Rio de Janeiro), 12(1), 93–98. https://doi.org/10.1590/s1517-70762007000100012

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