Caracterização estrutural e eletroquímica de cobaltita de cálcio como cátodo de célula a combustível de óxido sólido

In the last decades, mainly due to the advent of new technologies, with the exponential growth of the population, the intensification of the use of fossil fuels has generated great impacts to the environment. In this scenario, the search for energy alternatives has been constant. A rising solution is the use of the fuel cell technology, which has the principle of converting chemical energy into electrical energy. This work aimed to study calcium cobaltite as a potential cathode material for solid oxide fuel cells (SOFC). Powders of composition Ca3CuxCo4-xO9-d (0 = x = 0.15) were obtained using the Pechini method modified by using gelatin. The obtained powders were calcined at 900 °C for 2 h and characterized by X-ray diffractometry (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The lattice parameters were determined by Rietveld refinement of the diffraction data. The electrochemical characterization was performed under open circuit conditions and under cathodic polarization using a 3 electrode configuration. The results of XRD and SEM indicated the attainment of particles of Ca3CuxCo4-xO9-d solid solutions free of secondary phases and in the format of microplates up to 5 m in diameter. The electrochemical results highlight the potential of calcium cobaltite as a cathode material of SOFC, presenting total polarization resistance (Rp of 2.8 ? cm2 at 700 ° C in oxygen) competitive with cobaltites from literature and low values of cathodic polarization (123 mV at 700 ° C and 100 mA/cm2) in comparsion to alternative cathodes for SOFC.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESNas últimas décadas, principalmente pelo advento de novas tecnologias, com o crescimento exponencial da população, a intensificação do uso de combustíveis fósseis tem gerado grandes impactos ao meio ambiente. Neste cenário, a busca por alternativas energéticas tem sido constante. Uma solução em ascensão é o uso da tecnologia de célula a combustível, que tem como princípio a conversão de energia química em energia elétrica. Este trabalho teve como objetivo estudar a cobaltita de cálcio como potencial material de cátodo para células a combustível de óxido sólido (SOFC). Pós de composição Ca3CuxCo4-xO9-δ (0 ≤ x ≤ 0,15) foram obtidos usando o método Pechini modificado pelo uso de gelatina. Os pós como obtidos foram calcinados a 900 °C por 2 h e caracterizados por difratometria de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os parâmetros de rede foram determinados por refinamento Rietveld dos dados de difração. A caracterização eletroquímica foi realizada em condições de circuito aberto e sob polarização catódica usando uma configuração de 3 eletrodos. Os resultados de DRX e MEV indicaram a obtenção de partículas de soluções sólidas Ca3Co4-xCuxO9 livres de fases secundárias e com o formato de microplacas de até 5 µm de diâmetro. Os resultados eletroquímicos destacam o potencial da cobaltita de cálcio como material de cátodo de SOFC, apresentando resistência total de polarização (Rp de 2,8 cm2 a 700 °C em oxigênio) competitiva em relação a cobaltitas da literatura e baixos valores de polarização catódica (123 mV a 700 °C e 100 mA/cm2) em relação a cátodos alternativos para SOFC