Desarrollo de catalizadores anódicos para celdas de combustible de óxido sólido de temperatura intermedia
- Autores
- Volpe Giangiordano, María Florencia
- Año de publicación
- 2020
- Idioma
- español castellano
- Tipo de recurso
- documento de conferencia
- Estado
- versión publicada
- Descripción
- Es necesario desarrollar nuevas alternativas para los materiales empleados como ánodos en celdas tipo SOFC debido a la baja estabilidad que presentan estos materiales debida a las altas temperaturas de operación, la inestabilidad redox, la baja tolerancia al azufre y la tendencia a formar carbón que tienen los ánodos convencionales. En los últimos años, se han reportado trabajos que estudian distintos tipos de perovskitas como materiales anódicos para celdas tipo SOFC, debido a su excelente estabilidad estructural bajo atmósferas redox, su bajo costo de producción y su estabilidad mecánica y térmica. No obstante, resulta necesario mejorar la actividad y estabilidad catalítica que éstos presentan. El objetivo de la tesis es desarrollar nuevos catalizadores anódicos y para esto se sintetizó NiTiO3 (NTO) por el método de las sales fundentes, y además el mismo material impregnado con un 5% de Ni (N-NTO). Por medio de la caracterización estructural se observa que tanto NTO como N-NTO presentan estructuras cristalinas del tipo ilmenita luego de calcinarlos a 850°C. La caracterización redox por TPR indica que el proceso de reducción del NiTiO3 a Ni/TiO2 inicia a partir de 700 °C. Se observó la segregación superficial de nanopartículas de Ni de aproximadamente 26 nm desde la matriz de NTO, luego de reducir ambos materiales a 850°C. Las pruebas de actividad catalítica fueron llevadas a cabo en un reactor tubular de lecho fijo a presión atmosférica. Estas arrojaron excelentes valores de conversión y selectividad para la reacción de oxidación parcial de metano, atribuibles a la elevada dispersión de partículas de Ni segregadas y ancladas en la superficie del sólido. Los ensayos de estabilidad mostraron que el N-NTO mantuvo los valores de conversión de CH4 durante 100 hs de operación. Se evaluó el comportamiento electroquímico utilizando una celda SOFC simétrica del material N-NTO soportada en el electrolito, para la cual se obtuvo una resistencia a la polarización de 0.023 Ω cm2 en atmósfera de 7% H2/N2 a 750 °C, y se logró alcanzar un valor de densidad de potencia máxima de 273 mW cm−2 a 800 °C, utilizando Pt cátodo de referencia. Estos valores ubican al N-NTO como un material atractivo como ánodo SOFC, permitiendo llevar a cabo trabajos futuros en pos de mejorar las características del sistema.
Carrera: Doctorado en Ingeniería Tipo de beca: Doctoral Año de inicio de beca: 2017 Año de finalización de beca: 2022 Organismo: CONICET Apellido, Nombre del Director/a/e: Pompeo, Francisco Apellido, Nombre del Codirector/a/e: Nichio, Nora Tipo de investigación: Aplicada
Facultad de Ingeniería
Centro de Investigación y Desarrollo en Ciencias Aplicadas - Materia
-
Ingeniería Química
SOFC
Ánodo
Catalizador
NiTiO3
SOFC
Anode
Catalyst
Nitio3 - Nivel de accesibilidad
- acceso abierto
- Condiciones de uso
- http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Repositorio
- Institución
- Universidad Nacional de La Plata
- OAI Identificador
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Desarrollo de catalizadores anódicos para celdas de combustible de óxido sólido de temperatura intermediaSolid Anodic catalysts design and development for IT-SOFCVolpe Giangiordano, María FlorenciaIngeniería QuímicaSOFCÁnodoCatalizadorNiTiO3SOFCAnodeCatalystNitio3Es necesario desarrollar nuevas alternativas para los materiales empleados como ánodos en celdas tipo SOFC debido a la baja estabilidad que presentan estos materiales debida a las altas temperaturas de operación, la inestabilidad redox, la baja tolerancia al azufre y la tendencia a formar carbón que tienen los ánodos convencionales. En los últimos años, se han reportado trabajos que estudian distintos tipos de perovskitas como materiales anódicos para celdas tipo SOFC, debido a su excelente estabilidad estructural bajo atmósferas redox, su bajo costo de producción y su estabilidad mecánica y térmica. No obstante, resulta necesario mejorar la actividad y estabilidad catalítica que éstos presentan. El objetivo de la tesis es desarrollar nuevos catalizadores anódicos y para esto se sintetizó NiTiO3 (NTO) por el método de las sales fundentes, y además el mismo material impregnado con un 5% de Ni (N-NTO). Por medio de la caracterización estructural se observa que tanto NTO como N-NTO presentan estructuras cristalinas del tipo ilmenita luego de calcinarlos a 850°C. La caracterización redox por TPR indica que el proceso de reducción del NiTiO3 a Ni/TiO2 inicia a partir de 700 °C. Se observó la segregación superficial de nanopartículas de Ni de aproximadamente 26 nm desde la matriz de NTO, luego de reducir ambos materiales a 850°C. Las pruebas de actividad catalítica fueron llevadas a cabo en un reactor tubular de lecho fijo a presión atmosférica. Estas arrojaron excelentes valores de conversión y selectividad para la reacción de oxidación parcial de metano, atribuibles a la elevada dispersión de partículas de Ni segregadas y ancladas en la superficie del sólido. Los ensayos de estabilidad mostraron que el N-NTO mantuvo los valores de conversión de CH4 durante 100 hs de operación. Se evaluó el comportamiento electroquímico utilizando una celda SOFC simétrica del material N-NTO soportada en el electrolito, para la cual se obtuvo una resistencia a la polarización de 0.023 Ω cm2 en atmósfera de 7% H2/N2 a 750 °C, y se logró alcanzar un valor de densidad de potencia máxima de 273 mW cm−2 a 800 °C, utilizando Pt cátodo de referencia. Estos valores ubican al N-NTO como un material atractivo como ánodo SOFC, permitiendo llevar a cabo trabajos futuros en pos de mejorar las características del sistema.Carrera: Doctorado en Ingeniería Tipo de beca: Doctoral Año de inicio de beca: 2017 Año de finalización de beca: 2022 Organismo: CONICET Apellido, Nombre del Director/a/e: Pompeo, Francisco Apellido, Nombre del Codirector/a/e: Nichio, Nora Tipo de investigación: AplicadaFacultad de IngenieríaCentro de Investigación y Desarrollo en Ciencias Aplicadas2020-11-12info:eu-repo/semantics/conferenceObjectinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionObjeto de conferenciahttp://purl.org/coar/resource_type/c_5794info:ar-repo/semantics/documentoDeConferenciaapplication/pdfhttp://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/114249spainfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://congresos.unlp.edu.ar/ebec2020/maria-florencia-volpe-giangiordanoinfo:eu-repo/semantics/openAccesshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International (CC BY-NC-SA 4.0)reponame:SEDICI (UNLP)instname:Universidad Nacional de La Platainstacron:UNLP2025-09-03T10:58:46Zoai:sedici.unlp.edu.ar:10915/114249Institucionalhttp://sedici.unlp.edu.ar/Universidad públicaNo correspondehttp://sedici.unlp.edu.ar/oai/snrdalira@sedici.unlp.edu.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:13292025-09-03 10:58:46.677SEDICI (UNLP) - Universidad Nacional de La Platafalse |
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Es necesario desarrollar nuevas alternativas para los materiales empleados como ánodos en celdas tipo SOFC debido a la baja estabilidad que presentan estos materiales debida a las altas temperaturas de operación, la inestabilidad redox, la baja tolerancia al azufre y la tendencia a formar carbón que tienen los ánodos convencionales. En los últimos años, se han reportado trabajos que estudian distintos tipos de perovskitas como materiales anódicos para celdas tipo SOFC, debido a su excelente estabilidad estructural bajo atmósferas redox, su bajo costo de producción y su estabilidad mecánica y térmica. No obstante, resulta necesario mejorar la actividad y estabilidad catalítica que éstos presentan. El objetivo de la tesis es desarrollar nuevos catalizadores anódicos y para esto se sintetizó NiTiO3 (NTO) por el método de las sales fundentes, y además el mismo material impregnado con un 5% de Ni (N-NTO). Por medio de la caracterización estructural se observa que tanto NTO como N-NTO presentan estructuras cristalinas del tipo ilmenita luego de calcinarlos a 850°C. La caracterización redox por TPR indica que el proceso de reducción del NiTiO3 a Ni/TiO2 inicia a partir de 700 °C. Se observó la segregación superficial de nanopartículas de Ni de aproximadamente 26 nm desde la matriz de NTO, luego de reducir ambos materiales a 850°C. Las pruebas de actividad catalítica fueron llevadas a cabo en un reactor tubular de lecho fijo a presión atmosférica. Estas arrojaron excelentes valores de conversión y selectividad para la reacción de oxidación parcial de metano, atribuibles a la elevada dispersión de partículas de Ni segregadas y ancladas en la superficie del sólido. Los ensayos de estabilidad mostraron que el N-NTO mantuvo los valores de conversión de CH4 durante 100 hs de operación. Se evaluó el comportamiento electroquímico utilizando una celda SOFC simétrica del material N-NTO soportada en el electrolito, para la cual se obtuvo una resistencia a la polarización de 0.023 Ω cm2 en atmósfera de 7% H2/N2 a 750 °C, y se logró alcanzar un valor de densidad de potencia máxima de 273 mW cm−2 a 800 °C, utilizando Pt cátodo de referencia. Estos valores ubican al N-NTO como un material atractivo como ánodo SOFC, permitiendo llevar a cabo trabajos futuros en pos de mejorar las características del sistema. |
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