Síntese e caracterização do Ca3Co4O9 como material termoelétrico

Autor: Emerenciano, Aline Alencar
Přispěvatelé: Barbosa, Ana Paula Cysne, Paskocimas, Carlos Alberto, Macedo, Daniel Araújo de, Nascimento, Rubens Maribondo do
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFRN
Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron:UFRN
Popis: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Diante da exigência por tecnologias mais limpas e de maior rendimento energético tem-se notado um foco significativo voltado para a pesquisa de materiais termoelétricos, capazes de converter energia térmica em energia elétrica. O óxido de metal Ca3Co4O9, é uma ótima alternativa, visto que suas propriedades específicas somadas ao aperfeiçoamento da sua microestrutura permitem a produção de um composto com características termoelétricas consideráveis em relação a outras relatadas na literatura. A fase estável Ca3Co4O9, presente em uma faixa muito restrita no diagrama de fases CaO-CoO, pode ser obtida através do controle da composição e da temperatura. Objetivando o aperfeiçoamento da obtenção da cobaltita de cálcio (C349) foram implantadas neste projeto três técnicas de sínteses diferentes seguidas de tratamento térmico (pré-calcinação a 350°C/2h, calcinação a 900°C/2h e sinterização a 900/24h). A síntese pelo método do citrato amorfo sem utilização de dispersante, a síntese pelo método Sol gel proteico e a síntese por Reação de Estado Sólido (com ativação mecânica por moagem de alta energia) usando CaCO3 proveniente de conchas de mariscos, o que reforça a motivação ambiental do trabalho. Em todas as amostras houve a formação do subsistema [Ca2CoO3-δ]q[CoO2], identificado por Difratometria de raios-X com refinamento Rietveld; a fase secundária Ca3Co2O6 esteve presente nas amostras provenientes do método do Citrato. Suas microestruturas foram analisadas por Microscopia eletrônica de Varredura com modo de Transmissão (STEM) e Espectroscopia de Raios-X por Dispersão de Energia (EDS) e a caracterização elétrica foi avaliada por medidas de Coeficiente de Seebeck, condutividade elétrica e Fator de Potência. As microestruturas das amostras sinterizadas apresentaram grãos em formato de placas com dimensões em escalas micro e nanométrica. Nos três métodos distintos, com densidades relativas em torno de 66%, o maior valor do Fator de Potência a 700 °C (0.21 mW/mK2) foi obtido para a amostra sintetizada pelo método Sol-gel Proteico. Faced with the requirement for cleaner and higher energy efficiency technologies, we have noticed a significant focus on the research of thermoelectric materials, capable of converting thermal energy into electric energy. The Ca3Co4O9 metal oxide is a great alternative, since its specific properties added to the improvement of its microstructure allow the production of a compound with considerable thermoelectric characteristics in relation to others reported in the literature. The stable phase Ca 3 Co 4 O 9, present in a very restricted range in the CaO-CoO phase diagram, can be obtained by controlling the composition and the temperature. In order to improve the production of calcium cobalt (C349) three different synthesis techniques were implemented in this project followed by thermal treatment (precalcination at 350 ° C / 2h, calcination at 900 ° C / 2h and sintering at 900 / 24h) . The synthesis by the amorphous citrate method without the use of dispersant, the synthesis by the Sol gel protein method and the synthesis by Solid State Reaction (with mechanical activation by high energy grinding) using CaCO3 from shellfish, which reinforces the motivation environmental protection. In all samples, the subsystem [Ca2CoO3-δ] q [CoO2] was identified, identified by Rietveld refinement X-ray diffraction; the secondary Ca3Co2O6 phase was present in samples from the Citrate method. Its microstructures were analyzed by Scanning Mode Scanning Electron Microscopy (STEM) and Energy Scattering X-ray Spectroscopy (EDS) and the electrical characterization was evaluated by measurements of Seebeck Coefficient, electrical conductivity and Power Factor. The microstructures of the sintered samples presented grains in the form of plates with dimensions in micro and nanometric scales. In the three different methods, with relative densities around 66%, the highest value of the Power Factor at 700 ° C (0.21 mW / mK2) was obtained for the sample synthesized by the Sol-gel Proteic method.
Databáze: OpenAIRE
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