A alta temperatura de operação da PaCOS pode causar a formação de fases resistivas isolantes na interface eletrólito-catodo o que contribui para a perda de eficiência da pilha, podendo-se citar como exemplo a formação de zirconatos na interface manganita de lantânio dopada com estrôncio (LSM) - zircônia estabilizada com ítria (ZEI). Outro aspecto importante em PaCOS é o uso de material de eletrólito com uma condutividade iônica maior do que a da zircônia em temperaturas mais baixas. Essa característica é importante para a redução da temperatura de operação da PaCOS minimizando os problemas relacionados com a alta temperatura de operação, sendo Céria dopada com ítria (CY) um exemplo desse tipo de material. Por isso, para o uso de CY como eletrólito em PaCOS é importante avaliar a possibilidade de formação de fase isolante envolvendo esse material e o material do catodo, como perovskitas de lantânio. Para avaliar possíveis reações entre céria dopada com ítria e dois tipos de perovskitas usadas como catodo, LSM and LSCF, foi realizado, neste trabalho, a dopagem de CY com dois conjuntos de íons: La, Sr, Mn e La, Sr, Fe, Co. A dopagem provocou aumento da condutividade elétrica do grão enquanto que a condutividade efetiva do contorno de grão decresceu. Contudo a condutividade total não foi comprometida com a dopagem. A dopagem com La, Mn e Sr forneceu amostra de Céria dopada com Itria mais estáveis em alta temperatura e atmosfera redutora.

The high operating temperature of SOFCs can produces the formation of insulating interphases in the electrolyte-cathode interface contributing for the efficiency loss. As an example, there is the formation of zirconates in the interface strontium doped lanthanum manganite (LSM) - yttria stabilized zirconia (YSZ). Another important aspect in SOFCs concerns to the use of an electrolyte material with a higher ionic conductivity at lower temperatures than that of YSZ. Yttria doped ceria (CY) is an example of this kind of material. This feature is important to reduce the operating temperature of SOFC minimizing the problems related to their high operating temperature. Therefore, if one intends to use CY as an electrolyte in SOFC it is important to evaluate the possibility of any insulating phase formation involving this material and the cathode material, as doped lanthanum perovskites. To verify possible deleterious reactions between yttria doped ceria and two kinds of perovskites cathode, LSM and LSCF, in this work CY composition was doped with two set of ions: La, Sr, Mn and La, Sr, Fe, Co. The doping increased the grain electrical conductivity while the effective grain boundary conductivity decreased, for both set of dopant. Although, the total electrical conductivity stayed almost constant. The La, Mn, Sr doped sample was more stable at high temperature compared with the undoped CY composition.

Placas cerâmicas densas, com espessuras variando entre 10 µm e ~ 1 mm, podem ser obtidas pela técnica de colagem fita que é uma técnica de conformação cerâmica, de custo relativamente baixo. A etapa mais crítica deste processo de conformação é a preparação de suspensões com elevado teor de sólidos, ~ 30% em massa, e, também, elevado teor de aditivos orgânicos, tais como ligante e plastificante. Dentre os vários produtos cerâmicos que podem ser produzidos pela técnica de colagem de fita, substratos eletrônicos e eletrólitos planares para pilhas a combustível de óxido sólido (PaCOS) destacam-se pelo elevado consumo e pelo valor agregado, respectivamente. Neste trabalho, a quantidade apropriada de aditivos em suspensões de alumina e suspensões de zircônia estabilizada com ítria (8 e 10% em mol) foi determinada através da avaliação do comportamento reológico das suspensões. Embora exista semelhança no tamanho médio de partículas das matérias primas, foi determinado que cada matéria prima necessita de quantidade específica de aditivos orgânicos para conferir às suspensões o comportamento pseudoplástico. Placas obtidas pela colagem das suspensões foram analisadas antes e após a sinterização. Os resultados obtidos mostram que a densidade, o tamanho de grão e a distribuição de poros são sensíveis ao teor de ligante. O tamanho de grão das placas é menor que os grãos desenvolvidos em peças obtidas por prensagem e, por conseqüência, a incidência de poros intragranulares também é muito menor.

Dense ceramic sheets with thickness range between 10 µm and 1 mm can be obtained through tape casting that is a low cost ceramic forming technique. The critical step of this forming process is the preparation of suspension with high solid content, 30 weight %, and also high content of organic additives like as binder and plasticizer. Among the several ceramics products that can be produced through tape casting, electronic substrates and planar electrolytes for solid oxide fuel cells (SOFCs) stand out because of high consumption and the aggregate value, respectively. In this work the appropriated amount of additives for alumina and yttria stabilized zirconia (8 and 10 mol%) suspensions was determined through the rheological behavior. Although the raw materials possess similar average particle size it was found that specific amount of organics additives is required for each suspension for developing pseudoplastic behavior. Sheets prepared through tape casting were analyzed before and after sintering. The results show that the density, grain size, and pores distribution are sensitive to the binder amount. The sheet grain size is smaller than that one developed in ceramic body prepared through pressing and, consequently, smaller is the incidence of intragrains pores.

Fonte de Energia Alternativa, Renovável e Limpa é um tema cada vez mais presente no dia a dia da atual sociedade mundial. Pilhas a combustível surgem como uma opção real para tornar as fontes alternativas um dos principais modos de geração de energia em futuro próximo. Zircônia estabilizada com 8% mol de ítria (ZEI8) é o material mais utilizado como eletrólito em pilha a combustível de óxido sólido (PaCOS), por apresentar condutividade iônica e estabilidade química em atmosferas oxidante e redutora que permitem à pilha apresentar bom rendimento quando operando em torno de 1000ºC. Céria dopada com terras raras tem recebido atenção especial devido a sua elevada condutividade elétrica, o que possibilita uma temperatura de operação de PaCOS entre 500 e 800 °C. Neste trabalho, a condutividade elétrica de céria dopada com ítria e gadolínia é discutida em função das microestruturas obtidas em diferentes condições de sinterização. Resultados de zircônia estabilizada com 8 %mol de ítria, também, são apresentados com o objetivo de usá-los como uma referência. A condutividade elétrica do grão de céria dopada, individualmente, com 10 %mol Y2O3 e 12,5 %mol Gd2O3 é maior que da ZrO2 dopada com 8 %mol Y2O3. Contudo, a condutividade do contorno de grão de céria dopada é muito sensível às condições de sinterização, especificamente, à temperatura e ao tempo de patamar, podendo ser mais do que uma ordem de grandeza inferior à condutividade do grão. A elevada sensibilidade da condutividade do contorno de grão de céria dopada com as condições de sinterização está relacionada com a formação e distribuição de segunda fase no contorno. A formação dessa fase depende do tipo de dopante sendo favorecida pela presença de Y2O3.

Clean renewable alternative energy source is a great issue of work nowadays. In a near future fuel cells will be the most promising answer of this issue. 8 mol% Yttria stabilized zirconia (8YSZ) is the most used material as electrolyte because of its ionic conduction and chemical stability under reducing and oxidant atmosphere, which allows that this device shows good efficiency at operating temperatures around 1000 ºC. Rare earth doped ceria has received special attention due to its high electrical conductivity that permits SOFC's to operate into a range of 500 to 800ºC. In this work Y doped ceria and Gd doped ceria electrical conduction are discussed as function of its microstructures obtained in different sintering conditions. 8YSZ results are also presented as reference. The grain electrical conductivity of rare earth doped ceria is bigger than 8YSZ. However, the grain boundary conductivity is mostly affected by the sintering conditions, specially sintering temperature and soaking time. It can be more than 1 order of magnitude smaller than grain conductivity. The grain boundary sensibility is related to the second phase formation along the grain boundary during sintering. The formation of this phase depends on the kind of dopants and it is clearly favored by the presence of Y2O3.