Desenvolvimento e testes de células a combustível suportadas pelo anodo com eletrólitos depositados por spin-coating

Abstract

No presente estudo são apresentados os desenvolvimentos de células suportadas pelo anodo usando os materiais convencionais, à base de zircônia estabilizada com ítria (ZEI) e NiO, e técnicas químicas de síntese e de deposição de camadas dos demais componentes: camada funcional, eletrólito e catodo. Os eletrodos foram sintetizados no Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) por técnicas químicas que garantem homogeneidade de fases e controle de distribuição de tamanho de partículas. Suspensões de ZEI foram desenvolvidas para a deposição por spin-coating (SC) com características que permitam a deposição de camadas do eletrólito com cerca de 10 µm de espessura em poucas etapas. Após as deposições, as meias células são co-sinterizadas em temperaturas na faixa de 1300-1500°C. A deposição de catodos à base de manganita de lantânio dopada com estrôncio (LSM) foi feita pela técnica de wet powder spray de suspensões à base de etanol. As propriedades eletroquímicas das Células a Combustível de Óxidos Sólidos (CCOSs) unitárias foram medidas na faixa de temperatura entre 600 e 800°C, usando hidrogênio umidificado (3 vol.%H2O) como combustível e ar como oxidante. Os principais resultados mostram que as camadas do eletrólito são homogêneas e estanques. As células exibiram voltagem de circuito aberto ~1 V e bom desempenho em temperaturas intermediárias, confirmando a boa qualidade dos eletrólitos produzidos por SC.