Desenvolvimento de cerâmicas perovskita para anodo contendo nanopartículas catalíticas para células a combustível operando com gás natural

Resumo

Células a combustível de óxido sólido (SOFCs) são dispositivos promissores para tecnologia de energia limpa, exibindo um impacto ambiental muito baixo e alta eficiência de conversão de energia. Esses dispositivos eletroquímicos oferecem excelente flexibilidade de combustível, o que possibilita a utilização de hidrocarbonetos abundantes como metano, componente do gás natural. No entanto, alguns dos principais desafios científicos e tecnológicos em relação ao uso de gás natural ainda precisam ser superados. Neste trabalho, cerâmicas com estrutura do tipo perovskita (ABO3) serão investigadas para uso como camada catalítica do ânodo de SOFC operando com gás natural. Soluções sólidas contendo metais altamente catalíticos (Ni, Ir ou Ru) incorporados no sítio B de estruturas perovskita (ABO3) serão preparadas por síntese dos precursores poliméricos visando a produção de nanopós cerâmicos homogêneos e monofásicos com boa sinterabilidade. A atividade catalítica será aprimorada pela formação de nanopartículas por meio da exsolução após tratamento térmico em atmosfera redutora. Os materiais produzidos e a exsolução de nanopartículas catalíticas serão caracterizados por análise térmica, difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura e transmissão. As propriedades elétricas serão investigadas por espectroscopia de impedância. As camadas catalíticas produzidas serão aplicadas em uma SOFC suportada pelo eletrólito e testada com combustível de gás natural, onde serão investigados o desempenho e a estabilidade. O principal resultado esperado é avançar no entendimento das propriedades gerais de perovskitas buscando relacionar propriedades estruturais, catalíticas e de transporte. Dessa forma, os resultados provenientes desse trabalho levarão a avanços no conhecimento científico para expandir o uso de gás natural em SOFCs. (AU)