Sumário

Este projeto pretende estender o conceito auto-reparação a todos os componentes das pilhas de combustível, visando maior durabilidade mediante novos conceitos para limitar: i) o impacto de contaminantes, ii) efeitos de carga espacial, iii) degradação estrutural ou propriedades de elétrodos ou interfaces; iv) fissuras.

O efeito reparador será desenvolvido de forma a reverter o envelhecimento resultante do funcionamento, combatendo efeitos de contaminação, e permitindo a utilização de precursores de baixa pureza.

Este projeto pretende demonstrar melhoria das propriedades de materiais, à base de 2 conceitos:
i) Inclusões purificantes para contrariar efeitos de contaminantes (sílica);
ii) Cerâmicos com microestruturas núcleo-invólucro ou outras heterogeneidades composicionais com características sequestradoras.

As inclusões purificantes conterão o aditivo de limpeza com afinidade para sílica e baixa solubilidade no eletrólito sólido, para evitar efeitos prejudiciais na condutividade de interior de grão. Serão usados critérios de seleção com base em análise termodinâmica.

Verificar-se-á a aplicabilidade dos critérios de seleção de aditivos com validação experimental. A incorporação dos aditivos será efetuada por misturas de pós do eletrólito com aditivo de purificação ou com uma fase secundária que contenha o aditivo e seja compatível com o eletrólito. Será usada espectroscopia de impedância para separar contribuições microestruturais, e avaliar os efeitos das inclusões de purificação nas condutividades de interior e fronteiras de grão.

Serão desenhados materiais com composição heterogénea. O conceito base será do tipo núcleo-invólucro, com núcleo de CGO e invólucro rico em lantanídio. O processamento basear-se-á em misturas de pós de CGO (núcleo) com precursores do invólucro em solução líquida, antes da sinterização, ou por impregnação de amostras de CGO porosas. Os resultados serão confrontados com caracterização por espectroscopia de impedâncias e outras técnicas eletroquímicas para avaliar efeitos das heterogeneidades nas propriedades de transporte.

Um terceiro conceito é baseado na reparação eletroquímica in-situ de materiais com propriedades dependentes de condições redox. Os materiais modelo serão:

• Sr(Ti,Nb)O3 para demonstrar a capacidade de recuperação da sua elevada condutividade, por inversão da polarização;
• Ânodos baseados em (Sr,La)VO3, que serão usados para demonstrar que a inversão catódica pode reverter a degradação estrutural.

Outro conceito visa auto-reparação de defeitos de processamento ou fissuras no eletrólito fino, despoletada pelas fugas, provocando alterações redox em iões Mn ou de outros elementos de valência variável, induzindo decréscimo de solubilidade e selagem por precipitação de fases secundárias e outras alterações estruturais.

Atividades

1 Healing by designed scavenging heterogeneities
2 Novel healing approaches for low grade electrolytes
3 Electrochemical-healing of fuel electrode materials
4 Redox-induced self-healing

Fotos, vídeos e outros suportes audiovisuais
n.a.