Preparação de cerâmicas porosas de céria-samária por meio da adição e remoção térmica de cloreto de sódio

Abstract

Materiais compósitos inorgânicos baseados em cerâmicas condutoras iônicas e carbonatos alcalinos fundidos são eletrólitos promissores para células a combustível operacionais a temperaturas intermediárias (450-600 oC) e membranas seletivas para separação de CO2. O princípio de funcionamento dessas membranas é baseado no transporte conjunto de íons óxidos e carbonatos, que se movem em contrafluxo, resultando em transporte líquido de CO2. Membranas cerâmicas compostas de céria-samária e mistura de carbonato de lítio e carbonato de potássio são importantes para a fabricação desses dispositivos. Uma das técnicas de preparação desses compósitos é obter o condutor iônico poroso e efetuar a impregnação sob vácuo dinâmico dos carbonatos fundidos. Nesse trabalho, diversos teores de cloreto de sódio (NaCl) foram misturados com céria-samária (CeO2: 20 mol% Sm2O3) para compactação e tratamento térmico a 800 ºC para fusão do NaCl e a 1450 ºC para remoção do NaCl e sinterização da céria-samária porosa. A eliminação do NaCl foi avaliada por análise termogravimétrica. Os compactos sinterizados foram analisados por medidas de espectroscopia de impedância nas faixas de frequências 5 Hz - 13 MHz e de temperaturas 300-600 oC para avaliar o comportamento da resistividade intergranular, dependente da porosidade. As superfícies dos compactos foram observadas em microscópio eletrônico de varredura. Os resultados mostram a possibilidade de se preparar amostras porosas com alta densidade esqueletal, portanto com adequada resistência mecânica, para a impregnação sob vácuo dinâmico de eutéticos de carbonatos de lítio e de potássio para a fabricação de membranas cerâmicas para separação seletiva de dióxido de carbono.