Céria dopada com gadolínio - Gadolinium-doped ceria

Céria gadolínio-dopados (GDC) (conhecido alternativamente como óxido de cério dopado com gadolínia , óxido de cério dopado com de gadolínio , de cério (IV), óxido de gadolínio dopado , e GCO , fórmula Gd: CeO 2 ) é um electrólito de cerâmica utilizado no combustível de óxido sólido células (SOFCs). Possui estrutura cúbica e densidade em torno de 7,2 g / cm 3 na sua forma oxidada. Ele faz parte de uma classe de eletrólitos dopados com céria com maior condutividade iônica e temperaturas operacionais mais baixas (<700 ° C) do que os da zircônia estabilizada com ítria , o material mais comumente usado em SOFCs. Como o YSZ requer temperaturas operacionais de 800-1000 ° C para atingir a condutividade iônica máxima, a energia e os custos associados tornam o GDC um material mais ideal (até mesmo "insubstituível", de acordo com pesquisadores da Sociedade Fraunhofer ) para SOFCs comercialmente viáveis.

Estrutura e propriedades

As vacâncias de oxigênio são criadas quando o gadolínio (um cátion trivalente) é introduzido na céria (CeO 2 , com Ce no estado de oxidação 4+) ou na redução do CO ou H 2 . A alta concentração e mobilidade das vacâncias de íon óxido resultam em uma alta condutividade iônica neste material. Além de sua alta condutividade iônica, o GDC é uma alternativa atraente ao YSZ como eletrólito devido à baixa reatividade e à boa compatibilidade química com muitos materiais catódicos condutores mistos . Os níveis de dopante de Gd normalmente variam de 10% a 20%. A maioria dos pesquisadores e fabricantes de SOFC ainda favorecem o uso de YSZ em vez de CGO devido ao YSZ ter uma resistência superior e porque o GDC reduzirá em alta temperatura quando exposto a H 2 ou CO.

Síntese

Os métodos de síntese incluem precipitação , tratamento hidrotérmico , sol-gel , técnica de pirólise por spray (SPT), combustão e nanocastificação usando fontes de cério, como nitrato de cério , nitrato de amônio cérico , oxalato de cério, carbonato de cério e hidróxido de cério. O GDC foi sintetizado em formas como pó, tinta, discos e nanomateriais (incluindo nanopartículas , nanocristais, nanopó e nanofios).

Formulários

Além de SOFCs, o GDC tem outros usos:

Veja também

Referências