Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
https://tecnologiammm.com.br/article/doi/10.4322/tmm.00601009
Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
Artigo Original

OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE CERÂMICAS À BASE DE CROMITAS DE LANTÂNIO

OBTAINING AND CHARACTERIZATION OF LANTHANUM CHROMITE-BASED CERAMICS

Silva, Cristiane Abrantes da; Furtado, José Geraldo de M.

Downloads: 0
Views: 308

Resumo

Cerâmicas à base de cromitas de lantânio (LaCrO3) são os principais materiais utilizados em interconectores de células a combustível de óxido sólido. O objetivo deste trabalho é investigar e caracterizar as relações entre métodos de preparação de pós e o desenvolvimento microestrutural destes materiais cerâmicos cromíticos dopados com metais alcalinos terrosos. Cromitas de lantânio dopadas com cálcio, estrôncio e magnésio foram produzidas pelos processos de combustão auto-sustentada (utilizando uréia como combustível) e do estado sólido (método cerâmico convencional de mistura de óxidos). A caracterização microestrutural foi feita pela técnica de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de raios X por dispersão de energia (MEV-EDS), difração de raios X e técnicas de análise térmica. Os resultados obtidos corroboram as observações da literatura acerca da dificuldade de obtenção de cerâmicas à base de LaCrO3 com elevado grau de densificação e evidenciam a grande influência da natureza dos dopantes sobre o mecanismo de sinterização e as características microestruturais e elétricas das cerâmicas produzidas. Adicionalmente, os resultados mostram que os pós quimicamente sintetizados, apresentando melhor cristalinidade e tamanhos de partículas submicrométricos, proporcionaram a produção de cerâmicas à base de cromitas de lantânio mais densas e com distribuição de tamanho de grão mais homogênea que aqueles pós produzidos pelo método cerâmico convencional.

Palavras-chave

Cromita de lantânio, Cerâmicas, Caracterização

Abstract

Lanthanum chromite-based ceramics are the main materials used as solid oxide fuel cell interconnects. The objective of this work is to investigate and to characterize the relationships between powder preparation methods and microstructural development process of metals doped lanthanum chromites-based ceramic systems. Calcium, strontium and magnesium-doped lanthanum chromites-based ceramic powders were produced by auto-ignition combustion process from respective metallic nitrates (with urea as fuel) and by the traditional (solid state, mixture of oxides) ceramic method. The microstructural characterization was made by scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffraction and thermal analysis techniques. The obtained results corroborate the literature comments concerning the difficulty of production of lanthanum chromite-based ceramics with high densification level and evidence the great influence of the nature of the dopants on the sintering mechanism and the microstructural and electric characteristics of the produced ceramics. Additionally, the results show that the chemical synthesized powders, showing well crystallized and sub-micrometric size particle powder, provided the production of lanthanum chromites-based ceramics with more dense and more homogeneous grain size distribution than that produced by traditional ceramic method.

Keywords

Lanthanum chromite, Ceramics, Characterization

Referências

1 SFEIR, J. LaCrO3-based anodes: stability considerations. Journal of Power Sources, v. 118, n. 1-2, p. 276-85, May 2003.

2 JITARU, I.; BERGER, D.; FRUTH, V.; NOVAC, A. Lanthanum chromites doped with divalent transition metals. Ceramics International, v. 26, p.193-6, 2000.

3 TANASESCU, S.; BERGER, D.; NEINER, D.; TOTIR, N. Thermodynamic characterization of some doped lanthanum chromites used as interconnects in SOFC. Solid State Ionics, v. 157, n. 1-4, p. 365-70, Feb. 2003.

4 SERRA, E. T.; FURTADO, J. G. M.; SOARES, G. F. W.; CODECEIRA NETO, A. Células a combustível: uma alternativa para geração de energia e sua inserção no mercado brasileiro. Rio de Janeiro: Cresesb/Cepel/Eletrobras, 2006.

5 WINCEWICZ, K. C.; COOPER, J.S. Taxonomies of SOFC material and manufacturing alternatives. Journal of Power Sources, v. 140, n. 2, p. 280-96, Feb. 2005.

6 ZHU, W. Z.; DEEVI, S. C. Development of interconnect materials for solid oxide fuel cells. Materials Science and Engineering A, A348, n. 1-2, p. 227-43, May 2003.

7 FLORIO, D. Z.; FONSECA, F. C.; MUCCILLO, E. N. S.; MUCCILLO, R. Materiais Cerâmicos para células a combustível. Cerâmica, v. 50, n. 316, p. 275-90, out./dez. 2004.

8 SETZ, L. F. G.; MELLO CASTANHO, S. R. H. Influência das adições de Sr e Co nas características do LaCrO3 sinterizado. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS - CBECIMAT, 16., 2004, Porto Alegre. Anais... Porto Alegre: Editora da UFRGS, 2004. 1 CD. 9 FORNARI, R. V.; SILVA, S.; MELLO CASTANHO, S. R. H. Contribuição ao estudo da síntese de cromito de lantânio. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA, 44., 2000, São Pedro. Anais... São Paulo: ABC, 2000. 1 CD.

10 FLANDERMEYER, B. K.; DUSEK, J. T.; BLACKBURN, P. E.; DEES, D. W. Interconnection development for monolithic SOFC. In: FUEL CELL SEMINAR, 1986, Tucson. Proceedings... Tucson: Fuel Cell Seminar Committee, 1986. p. 68-81.

11 DURAN, P.; TARTAJ, J.; CAPEL, F.; MOURE, C. Formation, sintering and thermal expansion behaviour of Sr- and Mg-doped LaCrO3 as SOFC interconnector prepared by the ethylene glycol polymerized complex solution synthesis method. Journal of the European Ceramic Society, v. 24, n. 9, p. 2619-29, Aug. 2004.

12 MORI, M.; HIEI, Y.; SAMMES, N. M. Sintering behavior and mechanism of Sr-lanthanum chromites with A-sites excess in air. Solid State Ionics, v. 123, n. 1-4, p.103-11, Aug. 1999.

13 NEGAS, T.; ROTH, R. S. The system strontium-chromium oxide in air and in oxygen. Journal of Research of the National Bureau of Standards - Section A, v. 73, n. 3, p. 431-42, Mar. 1969.

14 SIMNER, S. P.; HARDY, J. S.; STEVENSON, J. W.; ARMSTRONG, T. R. Sintering of lanthanum chromite using strontium vanadate. Solid State Ionics, v. 128, n. 1-4, p. 53-66, Feb. 2000.

15 FURTADO, J. G. M.; OLIVEIRA, R. N.; SERRA, E. T.; SOARES, C. M. Desenvolvimento microestrutural e caracterização de cerâmicas à base de cromita de lantânio para aplicação em células a combustível de óxido sólido. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS -CBECIMAT, 17., 2006, Foz do Iguaçú. Anais... São Paulo: ABC, 2006. 1 CD.

16 FURTADO, J. G. M.; OLIVEIRA, R. N. Development of lanthanum chromites-based materials for solid oxide fuel cell interconnects. In: CONGRESSO ANUAL DA ABM, 62., 2007, Vitória. Anais... São Paulo: ABM, 2007. 1 CD.

17 MENDELSON, M. I. Average grain size in polycrystalline ceramics. Journal of the American Ceramic Society, v. 52. n. 8, p. 443-9, Aug. 1969.

18 ARNOULD, X.; COSTER, M.; CHERMANT, J. L. Segmentation and grain size of ceramics. Image Analysis & Stereology, v. 20, n. 1, p. 131-5, Jan. 2001.

19 RIVAS-VÁZQUEZA, L. P.; REND ON-ANGELES, J.; RODRIGUEZ-GALICIA, J. Preparation of calcium doped LaCrO3 fine powders by hydrothermal method and its sintering. Journal of the European Ceramic Society, v. 26, n. 1-2, p. 81-8, Jan. 2006.

588696b77f8c9dd9008b467d tmm Articles
Links & Downloads

Tecnol. Metal. Mater. Min.

Share this page
Page Sections