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Estudo com hematita para geração de energia é tema de artigo de pesquisadores do CDMF

Publicado em 09 setembro 2020

Pesquisa avalia efeitos do óxido de estanho nas propriedades elétricas da hematita sinterizada

O pesquisador Fabrício Benedito Destro, doutor em Ciência e Engenharia de Materiais pela Universidade Federal de São Carlos (PPGCEM – UFSCar) e integrante do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), é o autor principal do artigo “Influence of SnO2 concentration on electrical response of a-Fe2O3 sintered with different thermal history conditions” publicado no periódico científico Ceramics International.

A hematita (a-Fe2O3) tem se destacado como um material promissor no desenvolvimento de novas tecnologias para produção renovável de energia. No entanto, algumas propriedades intrínsecas, como a baixa condutividade elétrica e a alta taxa de recombinação de portadores de carga, têm atuado como fatores limitantes para tais aplicações no campo da geração de energia.

A pesquisa publicada utilizou, como alternativa para contornar essas limitações, a aplicação de substâncias químicas que apresentem como características uma maior valência. Dessa forma, o artigo descreve o efeito de incorporação de óxido de estanho (SnO2), aliado a diferentes histórias térmicas, às propriedades elétricas da hematita policristalina sinterizada convencionalmente.

De acordo com Destro, as amostras de hematita, com diferentes porcentagens em massa de óxido de estanho, foram sinterizadas por método convencional em um forno, em duas temperaturas distintas (1100ºC e 1300°C). Ao final do tratamento térmico, o tamanho médio de grão diferia em uma ordem de grandeza, o que aponta diferentes áreas de contorno, comparando as temperaturas de sinterização.

“A comparação de diferentes histórias térmicas, associada a uma distribuição heterogênea de defeitos nas interfaces sólido-sólido, denotam a possibilidade de haver estruturas distintas de contorno, que apresentam contribuições diferentes nas propriedades elétricas da hematita”, explica. “Para esse processo de análise das propriedades elétricas dos materiais, utilizamos técnicas de tensão x corrente e espectroscopia de impedância no estado sólido”, acrescenta o pesquisador.

Destro considera como uma das principais conclusões do estudo a formulação de uma hipótese para a compreensão das propriedades elétricas da hematita, buscando aumentar sua eficiência em dispositivos para geração de energia.

“Uma conclusão obtida é que a 1100 °C há duas contribuições de estruturas de contorno com tempos de relaxação semelhantes. O aumento na temperatura de sinterização causa uma separação, ocasionando a formação de uma contribuição com tempo de relaxação mais lento, que atua como gargalo na condutividade elétrica, aumentando a resistência elétrica total do material. Portanto, a resistência elétrica se mostra mais favorável a uma temperatura de sinterização menor”, finaliza Destro.

O artigo também conta com a colaboração dos pesquisadores do CDMF Júlio C. Sczancoski, Mario R.S.Soares e Edson R. Leite.

CDMF

O CDMF é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), e recebe também investimento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), a partir do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia (INCTMN). (LABI UFSCar)