Efeito da Co-dopagem do Sítio B na Perovskita BaFeO3

Abstract

As células a combustível se apresentam como uma tecnologia promissora, podendo desempenham um papel estratégico na transição para uma matriz energética mais limpa e sustentável. Oxidos com estrutura tipo perovskita, como o BaFeO3, destacam-se como potenciais condutores triplos devido a capacidade de dopagem do sítio B, alta estabilidade química, atividade catalítica e durabilidade em condições operacionais. Neste trabalho, as composições BaFeO3 (BFO) e BaFe0,8Zr0,1Zn0,1O3 (BFZZO) foram sintetizadas por reação no estado sólido, com o objetivo de avaliar os efeitos da co-dopagem com Zr4+ e Zn2+ na estrutura cristalina, na sinterabilidade (1000, 1100 e 1200 ºC) e na condutividade elétrica, visando sua aplicação como eletrodos em células a combustível protônicas. As amostras foram caracterizadas por difração de raio x (DRX) e microscopia eletrônica por varredura (MEV) com o intuito de avaliar a evolução das fases cristalinas, densidade aparente e porosidade. Observou-se que, com o aumento da temperatura houve uma redução progressiva da fase residual de BaCO3, favorecendo a formação da fase perovskita no BFO. Já para o BFZZO, a dopagem com Zr e Zn dificultou a incorporação completa dos dopantes na rede, resultando na presença de fases secundárias. Referente a densificação das amostras, o BFO teve uma maior densificação de acordo com o aumento da temperatura decorrendo da formação da fase líquida. Enquanto o BFZZO exibiu menor densificação – maior porosidade – mesmo temperaturas elevadas. Os resultados confirmam a eficiência do método de estado sólido para a obtenção de perovskitas à base de Bário e evidenciam que a dopagem influencia significativamente a estabilidade estrutural, microestrutural e suas propriedades.