Navegação por assunto "proton conductivity"

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  • IPEN-DOC 20923

    GONCALVES, MAYRA D. . Caracterização de zirconato de bário dopado com ítrio, sintetizado pelo método dos peróxidos oxidantes / Characterization on yttrium-doped barium zirconate sinthesized by the oxidant peroxide method . 2015. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 89 p. Orientador: Reginaldo Muccillo. DOI: 10.11606/T.85.2015.tde-21072015-153443

    Abstract: O condutor protônico zirconato de bário dopado com ítrio (BaZr1-xYxO3-δ, BZYx) é um material promissor para a aplicação como eletrólito sólido em células a combustível operacional em temperaturas intermediárias (400 a 700 oC). No entanto, sua natureza refratária (ponto de fusão ~ 2600 oC) faz com que para sua densificação, necessária para sua aplicação como eletrólito, sejam necessários altas temperaturas e longos tempos de tratamento térmico (1600 a 1800 °C por 24 a 48 h). Tais condições extremas causam um desvio da estequiometria de bário que afeta a química de defeitos do material e, consequentemente a diminuição da condutividade protônica do BZYx. Portanto, o processamento desse eletrólito sólido em menores temperaturas, preservando sua estequiometria, formando uma microestrutura densa e com baixa resistividade inter-granular são os principais objetivos e desafios da comunidade científica. Visando aumentar a sinterabilidade das partículas, o BZY foi preparado pelo método dos peróxidos oxidantes (OPM). O procedimento experimental original do OPM foi modificado e otimizado para viabilizar a formação do BZYx, com x = 10 a 50 mol% de Y3+. Dentre as modificações, a síntese foi feita com e sem o controle da atmosfera, em câmara de luvas sob atmosfera de nitrogênio e ao ar, respectivamente. As propriedades estruturais, morfológicas, térmicas, termodinâmicas e elétricas das composições de BZYx foram investigadas. As amostras produzidas foram calcinadas em diversas temperaturas e investigadas quanto à sua sinterabilidade e densificação. Os pós de BZYx, com x = 10 a 50 mol% de Y3+, produzidos com controle da atmosfera foram investigados quanto às suas propriedades termodinâmicas. Os valores de entalpia de formação a partir dos óxidos (ΔHf,ox) foram calculados com os dados obtidos por calorimetria de dissolução a alta temperatura. As amostras de BZY10 e BZY20 produzidas com controle da atmosfera atingiram condutividade elétrica total de 1,6 x 10-3 e 1,3 x 10-3 S/cm a 530 oC, respectivamente. A alta resistividade inter-granular contribui para a alta resistividade total das amostras. A análise por espectroscopia Raman e os valores de ΔHf,ox obtidos sugerem que para valores de Y3+ > 20 mol% ocorrem interações defeito-defeito na estrutura cristalina, causando à diminuição de sítios efetivos para a hidratação e a diminuição da mobilidade dos prótons na estrutura e, consequentemente, a diminuição da condutividade protônica total.

    Palavras-Chave: proton conductivity; yttrium; doped materials; barium compounds; zirconium oxides; synthesis; impedance; spectroscopy; calorimetry; peroxides

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  • IPEN-DOC 21247

    MATOS, BRUNO R. ; SANTIAGO, ELISABETE I. ; REY, JOSE F.Q.; SCURACCHIO, CARLOS H.; MANTOVANI, GERSON L.; HIRANO, LAOS A.; FONSECA, FABIO C. . dc Proton conductivity at low-frequency in nafion conductivity spectrum probed by time-resolved SAXS measurements and impedance spectroscopy. Journal of Polymer Science, v. 53, n. 11, Part B, p. 822-828, 2015. DOI: 10.1002/polb.23704

    Palavras-Chave: ion exchange; membranes; impedance; spectroscopy; scattering; relaxation; proton conductivity; small angle scattering

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  • IPEN-DOC 24398

    MUCCILLO, R. ; ESPOSITO, V.; FLORIO, D.Z. de; MUCCILLO, E.N.S. . Electric field-assisted pressureless sintering of ceramic protonic conductors. ECS Transactions, v. 80, n. 09, p. 111-118, 2017. DOI: 10.1149/08009.0111ecst

    Abstract: Gadolinium, yttrium and samarium-doped barium cerate pressed pellets were submitted to flash sintering experiments isothermally in the temperature range 800-1300oC under 200 V cm-1 electric field. The pellets were positioned inside a dilatometer furnace with Pt-Ir electrodes connected either to a power supply or to an impedance analyzer to evaluate the bulk and the grain boundary contributions to the electrical resistivity. Near full density was achieved in the sintered samples. The combined results of dilatometry and impedance measurements in conventionally and flash sintered specimens show substantial improvement of the electrical conductivity. Joule heating is assumed to be the primary effect for sintering. Improved grain-to-grain contact and the removal of depleted chemical species due to Joule heating at the space charge region are proposed, respectively, as the reasons for the decrease of the grain boundary component in the impedance diagrams and the improvement of the bulk electrical conductivity.

    Palavras-Chave: ceramics; proton conductivity; electric fields; sintering; thermal gravimetric analysis; doped materials

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  • IPEN-DOC 22042

    SANTOS, ELIEL dos ; MUCCILLO, REGINALDO . Estudo do comportamento elétrico de materiais para células a combustível. In: PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA, 12.; PROGRAMA DE BOLSAS E INICIAÇÃO CIENTÍFICA CNEN, 3., 9-10 de novembro, 2006, São Paulo, SP. Resumo expandido... 2006. p. 109-110.

    Palavras-Chave: fuel cells; synthesis; proton conductivity; barium compounds; cerium compounds; gadolinium compounds; oxides; thermal gravimetric analysis; differential thermal analysis; sintering; spectroscopy; x-ray diffraction

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  • IPEN-DOC 22269

    SANTOS, ELIEL dos ; MUCCILLO, REGINALDO . Estudo do comportamento elétrico de materiais para células a combustível. In: PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA, 14.; PROGRAMA DE BOLSAS E INICIAÇÃO CIENTÍFICA CNEN, 5., 5-6 de novembro, 2008, São Paulo, SP. Resumo expandido... 2008. p. 137-138.

    Palavras-Chave: fuel cells; synthesis; proton conductivity; barium compounds; cerium compounds; gadolinium compounds; oxides; density; spectroscopy; x-ray diffraction; electric potential

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  • IPEN-DOC 21271

    MATOS, BRUNO R. ; SANTIAGO, ELISABETE I. ; FONSECA, FABIO C. . Irreversibility of proton conductivity of Nafion and Nafion-Titania composites at high relative humidity. Materials for Renewable and Sustainable Energy, v. 4, n. 16, 2015. DOI: 10.1007/s40243-015-0057-6

    Palavras-Chave: proton conductivity; proton exchange membrane fuel cells; polymers; membranes; polymerization; composite materials; titanium oxides

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  • IPEN-DOC 14674

    MATOS, B.R. ; ISIDORO, R.A. ; SANTIAGO, E.I. ; LINARDI, M. ; TRAVERSA, E.; REY, J.F.Q.; FONSECA, F.C. . Morphological properties of nafion-TiOsub(2) composites prepared by solgel and casting. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON ADVANCED MATERIALS, 11th, September 20-25, 2009, Rio de Janeiro, RJ. Abstract... 2009.

    Abstract: Nafion-Titania composite membranes prepared either by casting or by sol-gel route have been studied as electrolytes for Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEM Fuel Cell) at high temperatures (130 ºC). Small angle x-ray scattering (SAXS), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive analysis using x-rays (EDAX) and impedance spectroscopy (IS) were employed to investigate the composite properties. The cast-composite membrane has a heterogeneous distribution of titania particles in the film, whereas the solgel-composite has a well-dispersion of the inorganic phase. The former composite have higher proton conductivity, while the latter has lower proton conduction, owing to the high tortuosity imposed by the dispersed insulator nanoparticles.

    Palavras-Chave: titanium oxides; composite materials; sol-gel process; casting; electrolytes; proton exchange membrane fuel cells; morphology; scanning electron microscopy; proton conductivity; impedance; spectroscopy

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  • IPEN-DOC 22386

    AHMED, Z.; MATOS, B.R. ; FLORIO, D.Z. de; REY, J.F.Q.; SANTIAGO, E.I. ; FONSECA, F.C. . Nafion-mesoporous silica composite electrolyte: properties and direct ethanol fuel cells performance. Materials for Renewable and Sustainable Energy, v. 5, n. 2, p. 1-5, 2016. DOI: 10.1007/s40243-016-0069-x

    Palavras-Chave: silica; direct ethanol fuel cells; proton conductivity; composite materials; electrolytes; performance; sol-gel process; evaluation; polarization; spectroscopy

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  • IPEN-DOC 20706

    MATOS, B.R. ; ISIDORO, R.A. ; SANTIAGO, E.I. ; FONSECA, F.C. . Performance enhancement of direct ethanol fuel cell using Nafion composites with high volume fraction of titania. Journal of Power Sources, v. 268, p. 706-711, 2014. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2014.06.097

    Palavras-Chave: direct ethanol fuel cells; titanium oxides; composite materials; electrolytes; sol-gel process; proton conductivity

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  • IPEN-DOC 00715

    MATOS, JULIANA C. de ; MUCCILLO, REGINALDO . Preparação de eletrólitos sólidos cerâmicos condutores protônicos para células a combustível. In: PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA, 10.; PROGRAMA DE BOLSAS E INICIAÇÃO CIENTÍFICA CNEN, 1., 17-18 de novembro, 2004, São Paulo, SP. Resumo expandido... 2004. p. 65-66.

    Palavras-Chave: solid electrolytes; ceramics; conductor devices; protons; proton conductivity; x-ray diffraction; adsorption; gas analysis; fuel cells

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  • IPEN-DOC 16251

    SOUZA, EDUARDO C.C. de; MUCCILLO, REGINALDO . Properties and applications of Perovskite proton conductors. Materials Research, v. 13, n. 3, p. 385-394, 2010.

    Palavras-Chave: perovskites; proton conductivity; energy sources; sustainable development; renewable energy sources; solid electrolytes; barium compounds; cerium compounds; zirconates; fuel cells

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  • IPEN-DOC 27152

    MATOS, B.R. ; GOULART, C.A. ; TOSCO, B.; SILVA, J.S. da ; ISIDORO, R.A. ; SANTIAGO, E.I. ; LINARDI, M. ; SCHADE, U.; PUSKAR, L.; FONSECA, F.C. ; TAVARES, A.C.. Properties and DEFC tests of Nafion: functionalized titanate nanotubes composite membranes prepared by melt-extrusion. Journal of Membrane Science, v. 604, p. 1-7, 2020. DOI: 10.1016/j.memsci.2020.118042

    Abstract: Nafion based composites are promising materials to improve the performance of direct ethanol fuel cells. In this work, composite membranes of Nafion and titanate nanotubes functionalized with sulfonic acid groups were prepared by melt-extrusion and tested in a direct ethanol fuel cell. Far and mid infrared spectroscopies evidenced the formation of ionic bridges between the sulfonic acid groups of both functionalized nanoparticles and the ionomer. Small angle X-ray scattering measurements revealed that the melt-extrusion method leads to an uniform distribution of the inorganic phase in the ionomer matrix. Such structural analysis indicated that the improved the proton conduction properties of the composites, even with the addition of a high concentration of functionalized nanoparticles, are an outcome of the synergistic ionic network due to the hydrid organic/inorganic proton conducting phases. However, an improvement of the fuel cell performance is observed for 2.5 wt% of functionalized titanate nanotubes, which is a result of the lower ethanol crossover and the plasticizing effect of the aliphatic segments of the organic moieties grafted at the surface of the titanate nanoparticles.

    Palavras-Chave: composite materials; direct ethanol fuel cells; extrusion; fourier transformation; infrared spectra; membranes; nanotubes; proton conductivity; sulfonic acids; titanates; titration

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  • IPEN-DOC 23626

    MATOS, B.R. ; GOULART, C.A. ; ISIDORO, R.A. ; SILVA, J.S. da ; SANTIAGO, E.I. ; FONSECA, F.C. ; TAVARES, A.C.. Properties and defc tests of nafion added functionalized titanate nanotubes prepared by extrusion. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIENCIA DOS MATERIAIS, 22., 06-10 de novembro, 2016, Natal, RN. Abstract... 2016. p. 4071.

    Abstract: Composite electrolyte membranes based on the incorporation of a second inorganic phase into ionomer matrices such as Nafion revealed to possess enhanced properties such as increased mechanical resistance and reduced permeability of solvents. It has been reported that surface functionalized titanate nanotubes (H2Ti3O7.nH2O) display a proton conductivity of ~ 10-2 Scm-1, which is attractive for the use of such composites in direct ethanol fuel cells (DEFC). Herein, composite membranes based on the addition of sulfonic acid groups functionalized titanate nanotubes into Nafion matrix were prepared by grafting followed by extrusion. These membranes were characterized by infrared spectroscopy (FTIR), Brunauer–Emmett–Teller (BET), acid-base titration, proton conductivity measurements and DEFC tests. FTIR measurements confirmed both the grafting of the titanate nanotubes. BET measurements showed that the functionalized titanate nanotubes possess a high surface specific area. Acid-base titration evidenced that additional sulfonic acid groups are present in the composite membranes compared to the pristine ionomer. The conductivity measurements show that the increase in the titanate nanotube volume fraction into the ionomers has not resulted in a decrease of the proton conductivity. The results show that the addition of functionalized titanate nanotubes into Nafion polymer matrix resulted in an improvement of the electric transport properties, reduction of the fuel crossover and, consequently, a higher DEFC performance for the composites were observed with respect to the pristine Nafion.

    Palavras-Chave: composite materials; direct ethanol fuel cells; extrusion; fourier transformation; infrared spectra; membranes; nanotubes; proton conductivity; sulfonic acids; titanates; titration

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  • IPEN-DOC 20062

    GONCALVES, M.D.; MUCCILLO, R. . Properties of yttrium-doped barium zirconate ceramics synthesized by the oxidant-peroxo method. Ceramics International, v. 40, n. 1, p. 911-917, 2014.

    Palavras-Chave: oxides; powders; synthesis; proton conductivity; yttrium; doped materials; barium compounds; zirconates; perovskite; thermal gravimetric analysis; x-ray fluorescence analysis; spectroscopy; x-ray diffraction; chemical preparation

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  • IPEN-DOC 23078

    MATOS, BRUNO R. ; SILVA, JAQUELINE S. da ; SANTIAGO, ELISABETH I.; PARRA, DUCLERC F. ; CARASTAN, DANILO J.; FLORIO, DANIEL Z. de; ANDRADA, HEBER E.; CARRERAS, ALEJO C.; FONSECA, FABIO C. . Proton and cesium conductivity in perfluorosulfonate ionomers at low and high relative humidity. Solid State Ionics, v. 301, p. 86-94, 2017. DOI: 10.1016/j.ssi.2017.01.019

    Abstract: Nafion exhibits one of the highest proton conductivity at room temperature and it is the standard electrolyte of proton exchange membrane fuel cells (PEMFC). However, the temperature dependence of ionic conductivity of Nation is highly dependent on the measuring conditions and it is still a matter of debate. In the present study, detailed dielectric spectroscopy (DS) measurements in both dry (under N2 flow) and water-saturated conditions were carried out in a broad range of temperature and frequency. Such DS results were correlated to differential scanning calorimetry (DSC) and dynamic mechanical analysis (DMA) data taken in similar conditions. The main results revealed that in samples conditioned in N2 flow (RH ~0%) the transport of both proton and cesiumions is coordinated with the dynamics of Nafion relaxations. In hydrated Nafion (proton form), conductivity measurements at different frequencies revealed two regimes: one at high-frequency, in which the Vogel-Tamman- Fulcher (VTF) law indicates a close relation between the polymer glass transition temperature Tg; and, a second one at low frequency, bearing great similarity to the transport observed in nearly dry samples. The reported experimental results contribute to disentangle the intricate transport properties of Nafion.

    Palavras-Chave: proton conductivity; cesium; membranes; charge transport; electrochemistry; ions; polymers

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  • IPEN-DOC 19943

    MATOS, BRUNO R. ; GOULART, CLEVERSON A. ; SANTIAGO, ELISABETE I. ; MUCCILLO, R. ; FONSECA, FABIO C.. Proton conductivity of perfluorosulfonate iconomers at high temperature and high relative humidity. Applied Physics Letters, v. 104, p. 091904-1 - 091904-4, 2014. DOI: 10.1063/1.4867351

    Palavras-Chave: proton conductivity; temperature range 0400-1000 k; humidity; proton exchange membrane fuel cells; electric conductivity

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  • IPEN-DOC 20313

    DRESCH, M.A. ; MATOS, B.R. ; FONSECA, F.C. ; SANTIAGO, E.I. ; CARMO, M.; LANFREDI, A.J.C.; BALOG, S.. Small-angle X-ray neutron scattering study of Nafion-SiOsub(2) hybrid membranes prepared in different solvent media. Journal of Power Sources, v. 274, p. 560-567, 2015. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2014.10.072

    Palavras-Chave: electrolytes; membranes; silicon oxides; hybridization; solvents; sol-gel process; small angle scattering; proton conductivity; humidity

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Autor: Maprelian

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O gerenciamento do Repositório está a cargo da Biblioteca do IPEN. Constam neste RI, até o presente momento 20.950 itens que tanto podem ser artigos de periódicos ou de eventos nacionais e internacionais, dissertações e teses, livros, capítulo de livros e relatórios técnicos. Para participar do RI-IPEN é necessário que pelo menos um dos autores tenha vínculo acadêmico ou funcional com o Instituto. Nesta primeira etapa de funcionamento do RI, a coleta das publicações é realizada periodicamente pela equipe da Biblioteca do IPEN, extraindo os dados das bases internacionais tais como a Web of Science, Scopus, INIS, SciElo além de verificar o Currículo Lattes. O RI-IPEN apresenta também um aspecto inovador no seu funcionamento. Por meio de metadados específicos ele está vinculado ao sistema de gerenciamento das atividades do Plano Diretor anual do IPEN (SIGEPI). Com o objetivo de fornecer dados numéricos para a elaboração dos indicadores da Produção Cientifica Institucional, disponibiliza uma tabela estatística registrando em tempo real a inserção de novos itens. Foi criado um metadado que contém um número único para cada integrante da comunidade científica do IPEN. Esse metadado se transformou em um filtro que ao ser acionado apresenta todos os trabalhos de um determinado autor independente das variáveis na forma de citação do seu nome.

A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.

1. Portaria IPEN-CNEN/SP nº 387, que estabeleceu os princípios que nortearam a criação do RDI, clique aqui.


2. A experiência do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN/SP) na criação de um Repositório Digital Institucional – RDI, clique aqui.

O Repositório Digital do IPEN é um equipamento institucional de acesso aberto, criado com o objetivo de reunir, preservar, disponibilizar e conferir maior visibilidade à Produção Científica publicada pelo Instituto, desde sua criação em 1956.

Operando, inicialmente como uma base de dados referencial o Repositório foi disponibilizado na atual plataforma, em junho de 2015. No Repositório está disponível o acesso ao conteúdo digital de artigos de periódicos, eventos, nacionais e internacionais, livros, capítulos, dissertações, teses e relatórios técnicos.

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