Este projeto visa o estabelecimento de uma colaboração científica de longo prazo entre a Queensland University of Technology (QUT), na Austrália e o Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN), em São Paulo, por meio da troca de pesquisadores e estudantes de doutorado. Os times coordenados pelo Dr. Ziqi Sun (QUT) e Dr. Fabio Coral Fonseca (IPEN) têm interesses comuns para o desenvolvimento de materiais de alto desempenho nanoestruturados para energia, especificamente, materiais com alta atividade catalítica para células a combustível de óxidos sólidos (SOFCs) usando gás natural e/ou etanol como combustíveis. (AU)

O uso do bioetanol em células a combustíveis do tipo PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) e SOFC (Solid Oxide Fuel Cell), seja diretamente como combustível ou indiretamente na forma de hidrogênio, ainda apresenta uma série de barreiras que necessitam ser superadas para que estes dispositivos possam apresentar alta eficiência, durabilidade, confiabilidade e baixo custo. Este projeto visa contribuir de maneira abrangente, abordando temas críticos para as os principais desafios científicos e tecnológicos para o avanço do uso do etanol em células a combustível. Para as células PEMFC são previstos o desenvolvimento de catalisadores anódicos, de eletrólitos e de conjuntos eletrodos/membranas/placas bipolares que permitem o uso do etanol nas células, diretamente como combustível ou indiretamente na forma de hidrogênio, de forma mais eficiente. Para as células SOFC serão investigados materiais anódicos resistentes a depósitos de carbono para o uso direto do etanol como combustível. Será estudado o desenvolvimento de catalisadores para a produção de hidrogênio por meio da reforma a vapor do etanol e para a purificação de misturas ricas em hidrogênio provenientes dos processos de reforma a vapor e shift através da reação de oxidação preferencial do monóxido de carbono (PROX-CO). O sucesso deste projeto trará contribuições significativas para o avanço do entendimento dos processos eletroquímicos envolvidos, no desenvolvimento de dispositivos que usam um biocombustível estratégico e na formação de recursos humanos especializados. (AU)

O hidrogênio e as células a combustível são soluções importantes para garantir as crescentes demandas por energia limpa e eficiente. A importância destes dispositivos tem crescido em um cenário em que o armazenamento eficiente de energia é demandado pelas tecnologias de geração renováveis intermitentes (solar e eólica). De fato, as células a combustível foram recentemente consideradas como tecnologias promissoras para combinar geração e armazenamento para se garantir as redes elétricas em que tecnologias renováveis são adotadas (veja, por favor, Nature 23 Setemb. 2015, pg. 447). Assim, as tecnologias avançadas de células a combustível avançam para múltiplas funcionalidades para gerar energia elétrica, fazer a eletrólise da água para armazenamento de hidrogênio e para a conversão eletroquímica de gás natural em combustíveis líquidos, como o metanol. Neste cenário, as células a combustível/eletrolisadores de óxidos sólidos (SOFC/SOEC) devem ocupar espaço de destaque. Os mais novos desenvolvimentos no campo requerem a adoção de técnicas inovadoras de microfabricação que permitam a manufatura eficiente e de baixo custo destes dispositivos. Entre os métodos estudados, a impressão por jato de tinta tem grande potencial pela simplicidade, baixo custo, flexibilidade para a fabricação camada-a-camada de materiais funcionais. A pesquisa proposta é dedicada ao desenvolvimento de nanotintas cerâmicas para a fabricação de componentes ultra finos para SOFC e SOECs. Estes dispositivos requerem camadas funcionais com microestrutura controlada e espessura de poucos microns. Novos protocolos serão desenvolvidos para preparação e otimização de tintas contendo nanoestruturas como as nanofolhas. Materiais de interesse no campo de conversão de energia e armazenamento serão selecionados e usados nas formulações de nanotintas, como, por exemplo, as cerâmicas à base de céria. O objetivo final é usar a impressão a jato de tinta para produzir camadas funcionais, como eletrólitos e barreiras de difusão, para células de óxido sólido de alto desempenho. Adicionalmente, serão promovidos cursos e treinamento sobre a preparação de tintas e de camadas para estudantes e pesquisadores das intuições que fazem parte desta proposta: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - Universidade de São Paulo (IPEN-USP), Universidade Federal do ABC (UFABC), e Instituto de Química - Universidade Estadual Paulista (IQUNESP) (Campus de Araraquara). (AU)

Este projeto tem como objetivo desenvolver anodos para células a combustível de óxidos sólidos (SOFC) visando à operação direta com combustíveis renováveis e estratégicos para o país (como o bioetanol e o biogás). As SOFC são os dispositivos conhecidos mais eficientes para a conversão direta da energia química de um combustível em eletricidade. Estes dispositivos têm avançado rapidamente e já são disponíveis comercialmente para algumas aplicações. Neste sentido pretende-se avançar nossos estudos em SOFC a etanol direto e estendê-los para outros combustíveis como, por exemplo, o metano (componente principal do gás natural e biogás). Esta proposta envolve a síntese e o estudo das propriedades de duas famílias de materiais: i) os compósitos cerâmica-metal à base de céria e Ni e ii) perovskitas duplas da família Sr2MgMMoO6. Os materiais produzidos serão caracterizados por meio de várias técnicas como, análises térmicas, difratometria de raios X e microscopia eletrônica, e as propriedades elétricas determinadas por medidas dc e ac em ampla faixa de temperatura, frequência e pressão parcial de oxigênio. Estes materiais serão colocados à prova como anodo de células a combustível unitárias para avaliação de seu desempenho e durabilidade. Serão realizados testes eletroquímicos em função da temperatura e fluxo dos combustíveis, visando demonstrar a estabilidade das células unitárias. (AU)

Este projeto tem como objetivo desenvolver anodos para células a combustível de óxidos sólidos (SOFC) visando à operação direta com combustíveis renováveis e estratégicos para o país (como o bioetanol e o biogás). As SOFC são os dispositivos conhecidos mais eficientes para a conversão direta da energia química de um combustível em eletricidade. Estes dispositivos têm avançado rapidamente e já são disponíveis comercialmente para algumas aplicações. O impacto desta proposta é a mitigação dos efeitos nocivos ao meio ambiente causados pela queima de combustíveis fósseis e a geração de energia elétrica sustentável e com elevada eficiência. Neste sentido pretende-se avançar nossos estudos em SOFC a etanol direto e estende-los para outros combustíveis como, por exemplo, o metano (componente principal do gás natural e biogás). Esta proposta envolve a síntese e o estudo das propriedades de duas famílias de materiais: i) os compósitos cerâmica-metal à base de céria e Ni e ii) perovskitas duplas da família Sr2MgMMoO6 (M= Nb, Ru). Os materiais produzidos serão caracterizados por meio de várias técnicas como, análises térmicas, difratometria de raios X e microscopia eletrônica, e as propriedades elétricas determinadas por medidas dc e ac em ampla faixa de temperatura, frequência e pressão parcial de oxigênio. Estes materiais serão colocados à prova como anodo de células a combustível unitárias para avaliação de seu desempenho. Serão realizados testes eletroquímicos em função da temperatura e fluxo dos combustíveis, visando demonstrar a estabilidade das células unitárias. Os itens solicitados nesta proposta visam garantir as condições para que os testes sejam realizados com bom controle dos parâmetros experimentais e com a devida segurança. Os resultados obtidos neste projeto contribuirão para um melhor entendimento das propriedades de cerâmicas avançadas com condução mista (eletrônica e iônica) e avançarão a tecnologia de SOFC operando diretamente com combustíveis renováveis. (AU)

O IX Encontro SBPMAT será realizado entre os dias 24 e 28 de outubro de 2010. A nona edição do Encontro Anual da SBPMat compreenderá doze simpósios temáticos interdisciplinares, abordando assuntos de fronteira em pesquisa de materiais e, portanto, de grande interesse da comunidade de pesquisadores da área. Cada um dos simpósios tem uma comissão organizadora, um comitê científico, uma lista de tópicos definindo seu escopo e uma lista de palestrantes convidados, normalmente pesquisadores estrangeiros. Além da programação dos simpósios, o Encontro terá, distribuídos nos cinco dias de duração, sete sessões plenárias, proferidas em sua maioria por palestrantes estrangeiros, e três sessões de pôsteres. A relação dos doze simpósios do IX Encontro da SBPMAT é: A) Aspectos Teóricos e Experimentais no desenvolvimento de novos materiais; B) Estrutura-propriedades de materiais metálicos; C) I Simpósio do Centro Virtual Brasil-México de Nanotecnologia (CBMNano); D) Ligas com Efeito de Memória de Forma; E) Ligas de Titânio: Fundamentos, Aplicações e Tendências; F) Materiais magnéticos e Magneto-eletrônicos; G) Recentes avanços em Materiais Nanoestruturados para Aplicação em Energia Alternativa: Produção e estocagem; H) Nanoestruturas Uni e Bi-Dimensionais; I) Revestimentos Protetores: Engenharia de Superfícies; J) Estruturas e propriedades dos materiais metaestáveis; K) VII Simpósio Brasileiro de Eletrocerâmica; L) Síntese, Processamento, Caracterização e Aplicações de Materiais Particulados. A lista de simpósios indica a atualidade dos temas e abrangência da conferência. A programação detalhada do Encontro pode ser encontrada em seu endereço eletrônico: www.sbpmat.org.br/9encontro.Uma lista das sessões plenárias confirmadas e com os organizadores e palestrantes convidados de cada simpósio é anexada a esta solicitação. (AU)

A síntese e a caracterização elétrica de compostos La1-xSrxMn0.5Cr0.5O3 são descritas. Estes compostos, com estrutura do tipo perovskita, têm sido apontados como possíveis materiais alternativos aos compósitos cerâmica-metal de zircônia estabilizada com níquel, usados tradicionalmente como anodo de células a combustível de óxido sólidos. Amostras policristalinas com x=0,3; 0,4; e 0,5, foram preparadas pela técnica dos citratos. A estrutura cristalina e a compatibilidade química com eletrólitos á base de zircônia estabilizada foram estudadas por meio de análises de difração de raios X. As propriedades elétricas foram estudadas por meio de medidas de resistividade elétrica dc (sigma(T)) pelo método das quatro pontas de prova sob atmosfera controlada durante ciclos de redução-oxidação. Os principais resultados mostram que sigma(T) tem comportamento termicamente ativado e o aumento da concentração de Sr aumenta sigma (T). Compostos com x=0,3 não exibem reatividade significativa com eletrólitos à base de zircônia estabilizada após tratamentos térmicos em altas temperaturas. As medidas de sigma(T) mostraram a estabilidade dos anodos cerâmicos em ciclos de redução-oxidação. Entretanto, foi observada degradação estrutural de amostras envelhecidas termicamente a 1000 C sob hidrogênio. (AU)

A preparação, por meio de um técnica de mistura líquida modificada, de compósitos ZrO2:8 mol% Y2O3 / NiO (YSZ / NiO) em ampla faixa de fração volumétrica relativa é reportada. Este método resultou em partículas nanométricas de NiO dispersas em partículas de YSZ, permitindo a obtenção de amostras sinterizadas com alta densidade e ausência de formação sólida entre os óxidos. Estas características possibilitaram a caracterização elétrica dos compósitos em ampla faixa de temperatura e pressão parcial de oxigênio. Os principais resultados mostram que os compósitos estudados têm alta condutividade elétrica e que as propriedades de transporte nesses condutores mistos iônico-eletrônico (MIEC) são fortemente dependentes da fração relativa de fases, da microestrutura e da temperatura. Estes parâmetros devem, portanto, ser considerados para o design otimizado de MIECs para aplicações eletroquímicas. Neste contexto, o compósito foi reduzido em atmosfera de H2 para a preparação de cermets YSZ/Ni para uso em anodos de células a combustível de óxidos sólidos. Os resultados mostram que foram obtidos compósitos YSZ/Ni com alta condutividade elétrica e baixa fração volumétrica da fase metálica. (AU)

Este projeto tem como objetivos principais a síntese e a caracterização elétrica de compostos de fórmula geral La1-xAXCr1-yMyO, onde A = Sr, Ca e M = Co, Ru. A síntese por combustão será usada na preparação de compostos La1-xSrxCr1-yCoyO3 e os compostos La1-xAxCr1-yRuyO3 serão preparados por síntese de estado sólido e pelo método dos precursores poliméricos. A morfologia dos pós cerâmicos será estudada por meio de medidas de área de superfície específica e de distribuição de tamanhos de partículas. A formação das fases será investigada por meio de análises térmicas e difratometria de raios X (DRX). Medidas de DRX e microscopia eletrônica de varredura serão realizadas para a caracterização microestrutural dos corpos sinterizados. O estudo das propriedades elétricas será feito por meio de medidas de resistividade elétrica em uma ampla faixa de temperatura e atmosfera controlada. Os resultados obtidos contribuirão para um melhor entendimento acerca da formação das fases fabricadas, e das propriedades de transporte elétrico destas cerâmicas em condições similares às de operação de dispositivos eletroquímicos de alta temperatura. A combinação dos estudos propostos visa as possíveis aplicações destes materiais em dispositivos como membranas separadoras de gases, sensores e células a combustível. (AU)