"Ciências Básicas para o Desenvolvimento Sustentável"
24 a 26 de outubro de 2023
Trabalho 19228
| ISSN | 2237-9045 |
|---|---|
| Instituição | Universidade Federal de Viçosa |
| Nível | Pós-graduação |
| Modalidade | Pesquisa |
| Área de conhecimento | Ciências Exatas e Tecnológicas |
| Área temática | Física da Matéria Condensada |
| Setor | Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas - Campus Rio Paranaíba |
| Bolsa | Não se Aplica |
| Conclusão de bolsa | Não |
| Primeiro autor | Nathan Rabelo Martins |
| Orientador | PABLO DAMASCENO BORGES |
| Outros membros | Daiane Damasceno Borges |
| Título | Estudo computacional de defeitos nativos e difusão de oxigênio em perovskitas YBO3±δ como catodo de SOFCs |
| Resumo | Um dos maiores desafios da sociedade moderna é a redução da queima de combustíveis fósseis durante o processo de geração de energia, já que além de serem uma fonte exaurível, eles emitem gases que além de poluentes, aceleram o efeito estufa. As células a combustível de óxido sólido (SOFCs) se apresentam como uma alternativa mais eficiente e sustentável em comparação à matriz energética atual. As SOFCs convertem diretamente energia química em energia elétrica, podendo chegar a mais de 60% de rendimento, além disso geram apenas água, como o produto da reação, quando utilizado H2 como combustível. O catodo, eletrólito e anodo são os três principais componentes desses dispositivos e sua performance está intimamente ligada à compatibilidade estrutural e desempenho individual de cada uma de suas partes. As SOFCs possuem altas temperaturas de operação, o que limita sua aplicabilidade, sendo o catodo o principal limitador para a redução dessas temperaturas. A utilização de materiais sintéticos do tipo perovskita são uma opção viável na construção do catodo desses dispositivos, pois apresentam um custo relativamente baixo e uma eficiência notável em relação às propriedades de transporte de íons oxigênio. A presença de dopantes ou defeitos nativos, como a vacância de oxigênio (VO), promovem a difusão dos íons oxigênio pelo material, além de desempenhar um papel de catalisador da reação de redução do comburente. Outro defeito nativo comumente encontrado nas perovskitas é o oxigênio intersticial (Oi), porém apesar de comum e de poder promover alterações nas propriedades físico-químicas do material, existem poucos estudos sobre os efeitos desse tipo de defeito nas atividades inerentes ao catodo. Com base na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e simulações clássicas de Dinâmica Molecular (MD), este trabalho apresenta um estudo teórico dos efeitos de VO e Oi em perovskitas do tipo YBO3±δ, buscando encontrar materiais promissores para utilização como catodos em SOFCs. Os resultados mostraram que ambos os métodos foram eficientes em prever as características estruturais do YBO3±δ. Foram determinados os coeficientes expansão térmica (CTE), bem como as propriedades mecânicas, eletrônicas e de difusão das estruturas em suas formas primitivas e defeituosas, com destaque para YTiO3 que apresentou resultados de CTE que mostram boa compatibilidade com os principais eletrólitos utilizados nas SOFCs. Este material também se destacou com relação à difusão dos íons oxigênio, apresentando alto coeficiente de difusão e baixa energia de ativação para os defeitos considerados. Foi calculada a energia de formação dos defeitos trabalhados no YTiO3 e o estado mais estável encontrado foi Oi−2. |
| Palavras-chave | SOFC, Perovskitas, Simulação computacional |
| Forma de apresentação..... | Vídeo |
| Link para apresentação | Vídeo |
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