Ref.: MceMge06-001
Apresentador: Leonardo Almeida Freire
Autores (Instituição): Freire, L.A.(Universidade Federal de Itajubá); Silveira, P.M.(Universidade Federal de Itajubá); Rosa, J.P.(UNIFEI); Thomazini, D.(Universidade Federal de Itajubá); Gelfuso, M.V.(Universidade Federal de Itajubá);
Resumo:
A redução da dependência de combustíveis fósseis, na atualidade, é fundamental em um contexto em que a demanda por energia é crescente. Neste sentido, materiais termoelétricos vêm sendo estudados e aprimorados, sendo a manganita de cálcio (CaMnO3 ou CMO), um dos materiais mais relevantes. Assim, foi realizado o estudo sobre a produção de cerâmicas de CaMnO3 em diferentes atmosferas com o intuito de otimizar suas propriedades termoelétricas. Para isso, pós de CMO foram sintetizados por meio da reação no estado sólido (RES). Partiu-se da mistura aquosa em moinho de bolas dos precursores MnO e CaCO3 durante 3,5 h. A mistura seca foi calcinada a 800 ºC durante 3, 6, 12 e 24 h utilizando atmosferas de calcinação oxidantes, de ar ou O2 , ou redutoras, empregando 10 %vol. H2/N2. Outro lote de amostras de pós foram calcinados a 1000 ºC por 3 ou 24 h nas diferentes atmosferas, com o intuito de avaliar a possível evolução das fases secundárias formadas em 800 ºC para a fase de interesse, CMO, em 1000 ºC. A avaliação morfológica, microanálise química e determinação da distribuição granulométrica das partículas foram conduzidas com o auxílio de microscopia eletrônica de varredura, associado à espectroscopia de energia dispersiva (MEV/EDS). Análises de difração de raios X (DRX), utilizando refinamento baseado no método de Rietveld, foram empregadas para quantificar as fases formadas. Observou-se pouca variação entre as fases e respectivas quantidades geradas, sob as diferentes atmosferas utilizadas com temperatura de calcinação de 800 ºC. Todas as amostras apresentaram as fases marokita (CaMn2O4), CaMn3O6 e CaMnO3, mas, por outro lado, a fração mássica de CMO aumentou com o tempo de calcinação, atingindo-se ~70% de CMO em pós calcinados durante 24 h ao ar ou O2. Pós calcinados a 1000 ºC, em todas as atmosferas, apresentaram maiores frações mássicas de CMO (~92%), e uma pequena quantidade da fase marokita (8%), com pouca variação entre tais frações mássicas nas calcinações por 3 e 24 h. Os valores de ortorrombicidade e tamanho médio de cristalito não apresentaram dependência significativa com a atmosfera ou tempo de calcinação para amostras calcinadas a 800 ºC. Entretanto, amostras calcinadas a 1000 ºC em hidrogênio apresentaram expressivo aumento da ortorrombicidade (de 0,12% para 0,16%) e do tamanho de cristalito (44,85 Å para 55,54 Å) com o aumento do tempo de calcinação, enquanto as demais atmosferas ocasionaram redução de tamanho de cristalito e aumento na ortorrombicidade de forma pouco expressiva. Em contrapartida, a atmosfera de hidrogênio não favoreceu o crescimento de partículas com o aumento do tempo de calcinação, partindo de um D50 de 0,33 um em 3 h para 0,46 um, em 24 h, enquanto para oxigênio houve o maior crescimento, de 0,321 um para 0,587 um. A análise morfológica permitiu identificar diferentes morfologias para as fases presentes, com a confirmação de suas estequiometrias por meio da análise em EDS.