Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://hdl.handle.net/11422/12866
Tipo: Tese
Título: Ceria-based anodes with cobalt and copper additions for the direct utilisation of methane in solid oxide fuel cells
Autor(es)/Inventor(es): Sarruf, Bernardo Jordão Moreira.
Orientador: Miranda, Paulo Emílio Valadão de
Resumo: O uso de hidrocarbonetos em pilhas a combustível de óxido sólidos tem se mostrado como uma engenhosa alternativa para tornar a aplicação mais viável facilitando sua penetração no mercado atual e diminuindo o aporte em investimentos infraestruturais. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi desenvolver um material com uma matriz de céria e adições de cobalto e cobre para servir como anodo em pilhas a combustível de óxido sólido. O material deve ser capaz de promover a oxidação eletroquímica de hidrocarbonetos como metano. O eletrocatalisador foi sintetizado em diferentes proporções de cério, cobalto e cobre, foi caracterizado e testado segundo suas propriedades eletroquímicas utilizando-se de difratometria e fluorescência de raios X, análise termogravimétrica, redução a temperatura programada, testes de condutividade elétrica, testes de desempenho e espectroscopia de impedância eletroquímica, quantificação através de cromatografia dos gases produzidos. Por fim, as pilhas operadas foram submetidas à microscopia eletrônica de varredura, análises de espectroscopia Raman e oxidação a temperatura programada para avaliar a presença de eventual carbono proveniente de coqueificação. As pilhas produzidas se mostraram capazes de operar em temperaturas da ordem de 700-850C com hidrogênio ou metano como combustíveis. Os testes na pilha pós operada atestaram sua integridade além de confirmarem que quantidades irrisórias de carbono remanesciam em sua estrutura. Portanto, o material de anodo se mostrou promissor para aplicações reais em pilhas a combustível de óxido sólido.
Resumo: The utilisation of hydrocarbons as fuels in solid oxide fuel cells presents as an ingenious alternative for boosting the market widespread of such technology. The main advantage is the lower need of infrastructure investments. Therefore, the objective of this thesis was to develop a ceria-based material with cobalt and copper additions to serve as anode for the electrochemical oxidation of methane. The electrocatalysts powders were synthesised with different proportion of cerium, cobalt and copper and were then tested and characterised. The characterisation was done by X-ray diffractometry, X-ray fluorescence, thermogravimetric analysis, temperature-programmed reduction, DC-conductivity tests and particle size distribution. The tests consisted in electrochemical performance and impedance, gas cromatography. Post-mortem characterisation was done by scanning electron microscopy and was focused in assessing eventual carbon deposition by Raman spectroscopy and temperature-programmed oxidation. The produced cells and compositions have shown to be suitable for operating with both hydrogen or methane as fuels in the range of 700-850C. The post-mortem showed the anode integrity and besides that, no significant carbon was found in the anode post-mortem bulk. Therefore, the anode material has presented itself as a promising alternative for real solid oxide fuel cells applications.
Palavras-chave: Células a combustível
Eletroquímica
Oxidação
Assunto CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Unidade produtora: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Editora: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Data de publicação: Fev-2018
País de publicação: Brasil
Idioma da publicação: eng
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:Engenharia Metalúrgica e de Materiais

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