Síntese, caracterização estrutural e avaliação do desempenho de membranas bifásicas de La0,6 Sr0,4Co0,2 Fe0,8O3-δ-carbonato fundido na captura de CO2
MIEC; dopagem; estabilidade química; vacâncias de oxigênio; permeação de CO2.
A captura e separação de CO2 em altas temperaturas tem despertado crescente interesse como alternativa para reduzir o consumo energético associado aos processos convencionais de captura de carbono. Nesse contexto, as membranas bifásicas constituídas por um suporte cerâmico poroso infiltrado com carbonato fundido destacam-se por aliarem elevada seletividade ao CO2, estabilidade química e potencial para operação contínua em condições severas. Entre os materiais empregados como suporte cerâmico, a perovskita La0,6 Sr0,4Co0,2 Fe0,8O3-δ(LSCF) apresenta elevada condutividade iônica e eletrônica, porém sua aplicação é limitada pela suscetibilidade à carbonatação em atmosferas ricas em CO2. Assim, este trabalho teve como objetivo sintetizar, caracterizar e avaliar modificações composicionais da LSCF por dopagem com vanádio no sítio B e por incorporação e substituição parcial de cério no sítio A, visando aumentar sua estabilidade química para futura aplicação em membranas bifásicas de LSCF-carbonato fundido. As amostras foram sintetizadas pelo método EDTA-citrato e caracterizadas por difração de raios-X com refinamento de Rietveld, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS), análises termogravimétricas (TG) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados demonstraram que as modificações composicionais preservaram a estrutura perovskita como fase majoritária, embora concentrações mais elevadas de vanádio tenham favorecido a formação de fase secundária. As análises de XPS evidenciaram alterações nos estados de oxidação dos cátions de transição e nas espécies de oxigênio superficiais, indicando modificações no ambiente químico das vacâncias de oxigênio. Os ensaios termogravimétricos mostraram aumento da estabilidade química das composições modificadas em atmosfera contendo CO2, destacando-se as amostras dopadas com 5% de vanádio, com 5% de cério e 2,5% de cério substituindo estrôncio, que apresentaram o menor grau de decomposição entre as composições avaliadas. Em conjunto, os resultados demonstram que a modificação composicional da LSCF constitui uma estratégia promissora para aumentar sua estabilidade em atmosferas ricas em CO2, fornecendo subsídios para a seleção de suportes cerâmicos destinados ao desenvolvimento e à avaliação de membranas bifásicas para separação de CO2 em altas temperaturas