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Páginas: 6 (1453 palabras)
Publicado: 5 de abril de 2014
UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
DECANATO DE ESTUDIOS DE POSTGRADO
COORDINACIÓN DE INGENIERÍA DE MATERIALES
SEMINARIO 1
Estado del arte de Materiales para
ánodos en celdas de combustibles
SOFC
Gladys Navas
C.I 5922946
Materiales para ánodos en celdas de combustibles SOFC
INDICE
Pagina
1. INTRODUCCION
1
2. ANTECENTES
6
2.1 Celdas Tipo SOFC
7
3. MATERIALES DECONSTRUCCIÓN PARA SOFC
11
3.1 Desarrollo de Ánodos
14
3.1.1 Ánodo tipo cermet Ni–ZrO2(Y2O3)
14
3.1.2 Ánodo de CeO2
17
3.1.3 Otros Materiales para Ánodos
18
4 MATERIALES AVANZADOS PARA ANODOS
21
4.1 Materiales Nanoestructurados
21
4.2 Síntesis de YSZ Nano: Electrolito-Ánodo
24
5. CONCLUSIONES
33
6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
34
ii
iiiMateriales para ánodos en celdas de combustibles SOFC
Lista de Figuras
Pagina
Figura 1. Esquemático de una celda de combustible
3
Figura 2. Esquemático de una celda de combustible tipo SOFC
10
Figura 3. Análisis por MEB de la Microestructura en sección
transversal de una SOFC, Siemens Westinghouse
13
Figura 4. Análisis morfológico de la cara de fractura de
una celda tipoSOFC, obtenido por MEB
13
Figura 5. Análisis por MEB. Ánodo tipo NiO/8YSZ
20
Figura 6. Análisis por MEB. Ánodo tipo NiO/8YSZ, 80% porosidad
20
Figura 7. Esquema del comportamiento de un electrodo tipo conductor mixto
22
Figura 8. Comportamiento de un electrodo de alta área específica
22
Figura 9. Esquema de SOFC construidas con nanomateriales. a) plana.
b) tubular.23
Figura 10. Esquema de síntesis de material nano para SOFC. a) Formación
y distribución del compuesto. b) Proceso de fabricación en línea
propuesto para la celda plana vía síntesis por plasma de los nano
elementos de la SOFC
24
Figura 11. Análisis morfológico obtenido por MEB del SYT nanoestructurado
en la alimentación del plasma
25
Figura 12. Análisis por MEB de los nanospolvos obtenidos. a/b) Nanomaterial
obtenido por ultrasonido. c) Nanomaterial obtenido por pirolisis
26
Figura 13. Análisis por MEB. a y b Mapa de circonia nano de un
4.0 mg cm−2 -YSZ impregnado en el ánodo de Ni
28
Figura 14. Etapas del Proceso de síntesis por MD
30
Figura 15. Análisis morfológico de nano partículas de YSZ a) Análisis por
TEM, el tamaño del cristal es de 5 nm ydel aglomerado es
50 - 200 nm. b) MEB, muestra de YSZ sinterizada a 1400°C
30
Figura 16. Esquema del proceso de Deposición por Laser Reactivo, Laser
Reactive Deposition (LRD™), en la manufactura en serie de
la celda SOFC
32
Materiales para ánodos en celdas de combustibles SOFC
iv
Lista de Tablas
Pagina
Tabla 1 Tipo de celdas de combustible
3
Tabla 2 Característicasde Eficiencia, componentes y condiciones
de operación de las celdas de combustible. Bajas temperaturas
(70 - 210 °C)
4
Tabla 3 Características de Eficiencia, componentes y condiciones
de operación de las celdas de combustible. Altas temperaturas
(550 - 1100 °C)
4
Tabla 4. Ventajas y desventajas de las celdas de Bajas temperaturas
5
Tabla 5. Ventajas y desventajas de las celdasde Altas temperaturas
5
Tabla 6. Evolución tecnológica de la celda SOFC desde 1965 hasta la actualidad
8
1. INTRODUCCION
En la actualidad y en las décadas futuras, la producción y distribución de energía
afectará todos los sectores de la economía global. La creciente industrialización a nivel
mundial requiere de una alta generación de energía eficiente, aunado a la necesidad dedisminuir los niveles de contaminación, mediante la generación de energía limpia y bien
sustentable. Sin un avance tecnológico de vanguardia, la producción de energía puede
afectar la calidad de vida del planeta. Se ha planteado la necesidad de desarrollar
dispositivos para producir energía de forma más eficiente y como consecuencia menos
contaminante. Dentro de éstos, se encuentran las...
DECANATO DE ESTUDIOS DE POSTGRADO
COORDINACIÓN DE INGENIERÍA DE MATERIALES
SEMINARIO 1
Estado del arte de Materiales para
ánodos en celdas de combustibles
SOFC
Gladys Navas
C.I 5922946
Materiales para ánodos en celdas de combustibles SOFC
INDICE
Pagina
1. INTRODUCCION
1
2. ANTECENTES
6
2.1 Celdas Tipo SOFC
7
3. MATERIALES DECONSTRUCCIÓN PARA SOFC
11
3.1 Desarrollo de Ánodos
14
3.1.1 Ánodo tipo cermet Ni–ZrO2(Y2O3)
14
3.1.2 Ánodo de CeO2
17
3.1.3 Otros Materiales para Ánodos
18
4 MATERIALES AVANZADOS PARA ANODOS
21
4.1 Materiales Nanoestructurados
21
4.2 Síntesis de YSZ Nano: Electrolito-Ánodo
24
5. CONCLUSIONES
33
6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
34
ii
iiiMateriales para ánodos en celdas de combustibles SOFC
Lista de Figuras
Pagina
Figura 1. Esquemático de una celda de combustible
3
Figura 2. Esquemático de una celda de combustible tipo SOFC
10
Figura 3. Análisis por MEB de la Microestructura en sección
transversal de una SOFC, Siemens Westinghouse
13
Figura 4. Análisis morfológico de la cara de fractura de
una celda tipoSOFC, obtenido por MEB
13
Figura 5. Análisis por MEB. Ánodo tipo NiO/8YSZ
20
Figura 6. Análisis por MEB. Ánodo tipo NiO/8YSZ, 80% porosidad
20
Figura 7. Esquema del comportamiento de un electrodo tipo conductor mixto
22
Figura 8. Comportamiento de un electrodo de alta área específica
22
Figura 9. Esquema de SOFC construidas con nanomateriales. a) plana.
b) tubular.23
Figura 10. Esquema de síntesis de material nano para SOFC. a) Formación
y distribución del compuesto. b) Proceso de fabricación en línea
propuesto para la celda plana vía síntesis por plasma de los nano
elementos de la SOFC
24
Figura 11. Análisis morfológico obtenido por MEB del SYT nanoestructurado
en la alimentación del plasma
25
Figura 12. Análisis por MEB de los nanospolvos obtenidos. a/b) Nanomaterial
obtenido por ultrasonido. c) Nanomaterial obtenido por pirolisis
26
Figura 13. Análisis por MEB. a y b Mapa de circonia nano de un
4.0 mg cm−2 -YSZ impregnado en el ánodo de Ni
28
Figura 14. Etapas del Proceso de síntesis por MD
30
Figura 15. Análisis morfológico de nano partículas de YSZ a) Análisis por
TEM, el tamaño del cristal es de 5 nm ydel aglomerado es
50 - 200 nm. b) MEB, muestra de YSZ sinterizada a 1400°C
30
Figura 16. Esquema del proceso de Deposición por Laser Reactivo, Laser
Reactive Deposition (LRD™), en la manufactura en serie de
la celda SOFC
32
Materiales para ánodos en celdas de combustibles SOFC
iv
Lista de Tablas
Pagina
Tabla 1 Tipo de celdas de combustible
3
Tabla 2 Característicasde Eficiencia, componentes y condiciones
de operación de las celdas de combustible. Bajas temperaturas
(70 - 210 °C)
4
Tabla 3 Características de Eficiencia, componentes y condiciones
de operación de las celdas de combustible. Altas temperaturas
(550 - 1100 °C)
4
Tabla 4. Ventajas y desventajas de las celdas de Bajas temperaturas
5
Tabla 5. Ventajas y desventajas de las celdasde Altas temperaturas
5
Tabla 6. Evolución tecnológica de la celda SOFC desde 1965 hasta la actualidad
8
1. INTRODUCCION
En la actualidad y en las décadas futuras, la producción y distribución de energía
afectará todos los sectores de la economía global. La creciente industrialización a nivel
mundial requiere de una alta generación de energía eficiente, aunado a la necesidad dedisminuir los niveles de contaminación, mediante la generación de energía limpia y bien
sustentable. Sin un avance tecnológico de vanguardia, la producción de energía puede
afectar la calidad de vida del planeta. Se ha planteado la necesidad de desarrollar
dispositivos para producir energía de forma más eficiente y como consecuencia menos
contaminante. Dentro de éstos, se encuentran las...
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