Síntese de Ca3Co4O9 (C349) para aplicações termoelétricas e eletroquímicas:
potencialidade do uso de conchas de marisco como fonte natural de cálcio
Na figura 13 observa-se que com o
uso do pó de conchas calcinado a 550°C,
assim como o CaCO 3 in natura, apresentam
os mesmos picos cristalográficos e
consequentemente as mesmas fases de
cobaltato de cálcio (C349) puro, ou seja,
em nenhuma das amostras se verifica fases
secundárias.
Figura 13. Difratograma de raios X do composto C349 obtido a partir do CaCO 3 .
Em ambas as formas de carbonato de
cálcio, o composto final foi o mesmo, pois,
o mineral aragonita presente no carbonato
de cálcio in natura se transforma em calcita
quando este for submetido ao tratamento
térmico durante a síntese do composto via
reação do estado sólido. Logo, o uso das
conchas de marisco sem tratamento térmico
para obtenção do CaCO 3 e uso como material
de catodo em SOFC é mais vantajoso por não
necessitar de gastos energéticos para sua
preparação.
Compatibilidade química e mecânica
Para que o material contenha boas
propriedades termoelétricas e seja aplicável
em dispositivos como material de catodo
é de extrema importância a análise da
microestrutura avaliando a porosidade e a
compatibilidade química entre os diferentes
compostos do dispositivo. A compatibilidade
entre o eletrólito e o eletrodo é necessária
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Série Iniciados v. 23
para que haja um bom funcionamento da
célula. Imagens em escala micrométricas
foram obtidas através de um microscópio
eletrônico de varredura (MEV). As imagens
na Figura 19 mostram o comportamento da
adesão entre do eletrodo (CGO) e o catodo
(C349) após a sinterização a 900°C e a
porosidade do material catodo.
É possível ver por meio da Fig. 14 que há
uma ótima adesão do material de catodo na
superfície do eletrólito CGO, sem rachaduras,
trincas ou empenamentos. A justificativa
desse resultado é que o C349 obtido possui
coeficiente de expansão térmica próximo
ao do eletrólito CGO e são quimicamente
compatíveis permitindo uma longa vida útil
ao dispositivo mesmo quando submetidos a
ciclos térmicos. Durante a sinterização em
altas temperaturas, os compostos de catodo e
eletrólito se mantém estáveis, não alterando
suas fases cristalina ou química.