Publicação
Protecção e avaliação de sensores cerâmicos para controlo de processos industriais
| Resumo: | Propõe-se um novo conceito de protecção de sensores nernstianos de oxigénio (à base de zircónia) que envolve a utilização de filtros densos electroquimicamente permeáveis constituídos por condutores mistos: compósitos e monofásicos. Os filtros compósitos são constituídos por dois materiais cerâmicos, um condutor iónico (zircónia estabilizada com ítria - YSZ) e um condutor electrónico (manganato de lantânio dopado com estrôncio - LSM) e foram processados com composições correspondentes às relações em peso 30/70, 50/50 e 70/30. Dos filtros monofásicos foram testados o YSZ, o LSM, o cobaltado de lantânio dopado com estrôncio (LSC) e a céria dopada com gadolínio (CGO). Por último, foi testado um filtro designado por "curto-circuito externo" constituído pelo electrólito (neste caso YSZ) com os respectivos eléctrodos ligados entre si externamente através dum condutor metálico (platina). O estudo realizado incluiu o efeito da composição do filtro, da temperatura e da pressão parcial de oxigénio (pO2) no tempo de resposta do sensor. Os filtros (em forma de disco com 20 mm de diâmetro e 1mm de espessura) foram obtidos por prensagem unidireccional e sinterizados em ar a várias temperaturas de modo a obterem-se valores de densificação superiores a 92%, garantindo a ausência de permeabilidade física. A observação em microscopia electrónica de varrimento (MEV) e as medidas de condutividade eléctrica em corrente contínua (técnica de van der Pauw) permitiram comprovar a existência de percolação em ambas as fases (no caso dos compósitos), condição essencial ao funcionamento electroquímico do filtro compósito. Os resultados do comportamento do sensor comprovam a viabilidade funcional deste novo conceito de protecção, embora com algumas restrições quanto a aplicações tecnológicas devido ao excessivo atraso verificado na resposta do sensor, particularmente a temperaturas moderadas (850˚C). A diferença substancial encontrada entre os tempos de resposta obtidos experimentalmente e os estimados, sugere a existência de outros passos elementares de baixa velocidade, além do transporte iónico através do filtro. |
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| Autores principais: | Costa, Armando Duarte Santos |
| Assunto: | Condutores elétricos Engenharia de materiais Controlo industrial Filtros Sensores cerâmicos |
| Ano: | 1995 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso restrito |
| Instituição associada: | Universidade de Aveiro |
| Idioma: | português |
| Origem: | RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro |
| Resumo: | Propõe-se um novo conceito de protecção de sensores nernstianos de oxigénio (à base de zircónia) que envolve a utilização de filtros densos electroquimicamente permeáveis constituídos por condutores mistos: compósitos e monofásicos. Os filtros compósitos são constituídos por dois materiais cerâmicos, um condutor iónico (zircónia estabilizada com ítria - YSZ) e um condutor electrónico (manganato de lantânio dopado com estrôncio - LSM) e foram processados com composições correspondentes às relações em peso 30/70, 50/50 e 70/30. Dos filtros monofásicos foram testados o YSZ, o LSM, o cobaltado de lantânio dopado com estrôncio (LSC) e a céria dopada com gadolínio (CGO). Por último, foi testado um filtro designado por "curto-circuito externo" constituído pelo electrólito (neste caso YSZ) com os respectivos eléctrodos ligados entre si externamente através dum condutor metálico (platina). O estudo realizado incluiu o efeito da composição do filtro, da temperatura e da pressão parcial de oxigénio (pO2) no tempo de resposta do sensor. Os filtros (em forma de disco com 20 mm de diâmetro e 1mm de espessura) foram obtidos por prensagem unidireccional e sinterizados em ar a várias temperaturas de modo a obterem-se valores de densificação superiores a 92%, garantindo a ausência de permeabilidade física. A observação em microscopia electrónica de varrimento (MEV) e as medidas de condutividade eléctrica em corrente contínua (técnica de van der Pauw) permitiram comprovar a existência de percolação em ambas as fases (no caso dos compósitos), condição essencial ao funcionamento electroquímico do filtro compósito. Os resultados do comportamento do sensor comprovam a viabilidade funcional deste novo conceito de protecção, embora com algumas restrições quanto a aplicações tecnológicas devido ao excessivo atraso verificado na resposta do sensor, particularmente a temperaturas moderadas (850˚C). A diferença substancial encontrada entre os tempos de resposta obtidos experimentalmente e os estimados, sugere a existência de outros passos elementares de baixa velocidade, além do transporte iónico através do filtro. |
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