Perovskitas LSCF (Ferritas de Lantânio, Estrôncio e Cobalto) obtidas pelo método sol-gel para potencial aplicação em células à combustível de óxido sólido (SOFC)
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v11i14.32489Palavras-chave:
Perovskita; LSCF; Células à combustível; Catodo.Resumo
As células à combustível são uma das soluções mais eficientes e eficazes para problemas ambientais e atender a alta demanda de energia. São dispositivos que transformam energia química em energia eletroquímica, permitindo uma eficiência muito maior do que os métodos convencionais de conversão termomecânica. As perovskitas de Ferrita de Lantânio, Estrôncio e Cobalto (LSCF) têm sido amplamente estudadas para aplicação como cátodos em células a combustível de óxido sólido (SOFC) devido à sua alta condutividade elétrica, alta estabilidade térmica e química, baixa diferença no coeficiente de expansão térmica e compatibilidade físico-química com os demais componentes das células. O objetivo deste trabalho foi sintetizar perovskitas tipo La0,7Sr0,3Co0,5Fe0,5O3 pelo método sol-gel, e avaliar o potencial de aplicação como catodo para célula à combustível. Os resultados obtidos por difratometria de Raios X (DRX) indicam que o método sol-gel calcinado a 900ºC obteve uma quantidade da fase perovskita acima de 95 %. As imagens de microscopia eletrônica por emissão de campo (FEG-MEV) do filme LSCF produzidas com 4 camadas apresentaram melhor qualidade. Assim, os resultados obtidos por DRX e FEG-MEV, indicam que o método sol-gel calcinado a 900ºC tem potencial aplicação como catodo em células a combustível de óxido sólido.
Referências
Albuquerque, D. S., Melo, D. M. A., Medeiros, R. L. B. A., Costa, R. C. P., Maziviero, F. V., Carvalho, F. C., & Ruiz, J. A. C. Ruiz. (2021). Evaluating the Reactivity of CuO-TiO2 Oxygen Carrier for Energy Production Technology with CO2 Capture. Research, Society and Development 10 (12 SE-): e514101220596. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i12.20596.
Anderson, Mark T, Greenwood, K. B., Taylor G. A., & Poeppelmeier K. R. (1993). B-Cation Arrangements in Double Perovskites. Progress in Solid State Chemistry, 22 (3), 197–233. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/0079-6786(93)90004-B.
Andrade, C. E. C., Holanda F. S. R., Ubirajara, W. M., Bandeira, A. A., & Santos L. D. V. (2020). A Bibliometric Analysis of the Literature Applied to Transfer of Fuel Cell Technology. Research, Society and Development 9 (12 SE-): e22391211021. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i12.11021.
Arandiyan, H., Mofarah, S. S., Sorrell, C. C., Doustkhah, E., Sajjadi, B., Hao, D., Wang, Y., Sun, H., Ni, Bing-Jie, Rezaei, M. Shao & Z., Maschmeyer, T. (2021). Defect engineering of oxide perovskites for catalysis and energy storage: synthesis of chemistry and materials science. Chemical Society Reviews, 50, 10116-10211. https://doi.org/10.1039/D0CS00639D.
Boudghene, S. A., & Traversa, E. (2002). Fuel Cells, an Alternative to Standard Sources of Energy. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 6(3), 295–304. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/S1364-0321(01)00015-6.
Cheng, J., Qian W., Wang P., & Tian, C. (2022). A High Activity Cathode of Sm0.2Ce0.8O1.9 Decorated Mn1.5Co1.5O4 Using Ion Impregnation Technique within a Solid Oxide Fuel Cell System. Solid State Sciences, 131, 106962. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2022.106962.
Costilla-Aguilar, S. U., Escudero, M. J., Cienfuegos-Pelaes, R. F., & Aguilar-Martínez, J. A. (2021). Double Perovskite La1.8Sr0.2CoFeO5+δ as a Cathode Material for Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cells. Journal of Alloys and Compounds, 862, 158025. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.158025.
Fatah, A. F., Mohamad, A. A., Muchtar, A., & Hamid, N. A. (2021). Physical Characterization of LSCF-CuO via Enhanced Modified Sol–Gel Method for Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cells (IT-SOFCs). Materials Today: Proceedings, 46, 2052–57. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.03.141.
He, A., Onishi, J., Shikazono, N. (2020). Optimization of electrode-electrolyte interface structure for solid oxide fuel cell cathode. Journal of Power Sources, 449, 227565. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2019.227565.
Kaur, P., & Singh, K. (2020). Review of Perovskite-Structure Related Cathode Materials for Solid Oxide Fuel Cells. Ceramics International, 46 (5), 5521–35. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.11.066.
Klafke, Y. R., Mata, M. M., Santos, I. M. G., Alves, M. C. F., & Simões, S. S. (2021). Performance Evaluation of the SrZrxSn1-XO3 Photocatalytic System for Remazol Yellow Dye Degradation Employing Box-Behnken Design. Research, Society and Development 10 (2 SE-), e48610212328. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i2.12328.
Liu, J., Co A. C., Paulson, S., & Viola I Birss. (2006). Oxygen Reduction at Sol–Gel Derived La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3 Cathodes. Solid State Ionics 177 (3), 377–87. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ssi.2005.11.005.
Piao, J., Sun, K., Zhang N., & Xu S. (2008). A Study of Process Parameters of LSM and LSM–YSZ Composite Cathode Films Prepared by Screen-Printing. Journal of Power Sources 175 (1), 288–95. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2007.09.078.
Stambouli, A. B., & Traversa, E. (2002). Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs): A Review of an Environmentally Clean and Efficient Source of Energy. Renewable and Sustainable Energy Reviews 6 (5), 433–55. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/S1364-0321(02)00014-X.
Ufa, R. A., Malkova, Y. Y., Rudnik, V. E., Andreev, M. V., & Borisov, V. A. (2022). A Review on Distributed Generation Impacts on Electric Power System. International Journal of Hydrogen Energy, 47 (47), 20347–61. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.04.142.
Wang, L., Wang, P., Geng, C., Cao H., Xu C., Cheng, J., & Hong T. (2020). A Novel Core-Shell LSCF Perovskite Structured Electrocatalyst with Local Hetero-Interface for Solid Oxide Fuel Cells. International Journal of Hydrogen Energy, 45 (20), 11824–33. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.02.130.
Xu, Q., Guo, Z., Xia, L., He, Q., Li, Z., Bello, I. T., Zheng, K., & Ni M. (2022). A Comprehensive Review of Solid Oxide Fuel Cells Operating on Various Promising Alternative Fuels. Energy Conversion and Management, 253, 115175. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.enconman.2021.115175.
Yatoo, M. A, & Skinner, S. J. (2022). Ruddlesden-Popper Phase Materials for Solid Oxide Fuel Cell Cathodes: A Short Review. Materials Today: Proceedings, 56, 3747–54. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.12.537.
Zhao, H., Li, W., Wang, H., Zhou, J., Sun, X., Wang, E., Zhao, L., Dong, B., & Wang, S. (2022). Surface Modification of La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3 Cathode by Infiltrating A-Site Deficient Non-Strontium La0.94Ni0.6Fe0.4O3 Perovskite for Solid Oxide Fuel Cells. Applied Surface Science, 572, 151382. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.151382.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2022 Lívia Cristina de Oliveira Felipe; Dulce Maria de Araújo Melo; Rodolfo Luiz Bezerra de Araújo Medeiros; Tomaz Rodrigues de Araújo; Artejose Revoredo da Silva; Luís Paulo da Silva Dias; Gilvan Pereira de Figueredo
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
1) Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.
2) Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
3) Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado.
