Ref.: MceMge39-005
Apresentador: Vitor Hugo Pedrote dos Santos Almeida
Autores (Instituição): Almeida, V.H.(Universidade Federal de Itajubá); Thomazini, D.(Universidade Federal de Itajubá); Gelfuso, M.V.(Universidade Federal de Itajubá); Eiras, J.A.(Universidade Federal de São Carlos);
Resumo:
O estudo sobre materiais termoelétricos vem ganhando significativa relevância na busca por energias limpas. A eficiência da conversão de calor em energia elétrica é indicada pela Figura de Mérito (ZT) do material, a qual é proporcional à condutividade elétrica (s) e ao coeficiente Seebeck (S), e inversamente proporcional à condutividade térmica (K). Dentre estes, as cerâmicas à base de cobaltita de cálcio, Ca3Co4O9, CCO, exibem potencial interesse dada sua peculiar e complexa estrutura que implicam em alta condutividade elétrica e baixa condutividade térmica. Sua estrutura complexa, com camadas condutoras elétricas de CoO2, com Co3+ e Co4+, alternadas por camadas isolantes térmicas de Ca2CoO3, com Co2+, favorecem a condução por meio de buracos eletrônicos. No entanto, os valores de ZT destas cerâmicas ainda são impeditivas para sua aplicação comercial e, por isso, dopagens destes materiais têm sido propostas. Assim, neste trabalho, cerâmicas com a composição Ca2.8Bi0.2Co4O9, foram sintetizadas por meio da reação de estado sólido a partir da mistura dos precursores Bi2O3, CaCo3 e Co(NO3)2.6H2O, com posterior calcinação realizada a 700 °C/4 h. Discos prensados a partir deste pó foram sinterizados pelos métodos convencional, ao ar (CONV/Ar) ou em atmosfera de oxigênio (CONV/O2), ou por sinterização assistida por micro-ondas (MW), ao ar. As cerâmicas sinterizadas em micro-ondas, a 960 °C/15min, foram comparadas com amostras sinterizadas a 960 °C/9h, convencionalmente, em atmosfera de oxigênio ou ar atmosférico. As densidades das amostras foram obtidas com base no princípio de Arquimedes. As caracterizações de condutividades térmicas e elétricas foram determinadas pela técnica do laser pulsado e método de quatro pontos, ambas a temperatura ambiente, respectivamente. As amostras MW apresentaram densidade média de 59,03±2,92%, s = 1097,67±26,39S/m e K = 1,14W/m.K. Para as amostras CONV/O2, os valores de densidade média foram 55,47±0,83% e de s foram e 3060S/m, além de um K = 1,23W/m.K. Os valores de densidade média e s das amostras CONV/Ar foram, respectivamente, 63,5±1,25% e 1028,5±114,5S/m, apresentando um K = 1,47W/m.K. Amostras MW ressinterizadas a 960ºC/9h, convencionalmente, em ar ou oxigênio, obtiveram densificação de 71,57 e 56,67%, s de 873 e 2471S/m e K de 1,49 e 1,23W/m.K, respectivamente. Amostras CONV/O2 e CONV/AR ressinterizadas em micro-ondas apresentaram, respectivamente, densificações de 55,27 e 66,14%, s de 868,5 e 1049S/m e K de 0,97 e 1,22W/m.K. Os resultados revelam que, embora a densificação tenha sido afetada pelos processos de resinterização, a condutividade elétrica mostrou-se altamente influenciada pela atmosfera de sinterização utilizada. A sinterização bem como a ressinterização em atmosfera de oxigênio, apresentaram os maiores valores de condutividade elétrica, enquanto a resinterização ao ar, causou a diminuição desta propriedade, provavelmente, em função da concentração de vacâncias de oxigênio formada nas cerâmicas.