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Os componentes de uma CaC apresentam funções específicas, como descrito anteriormente nos itens 3.1.2 e 3.1.4. No decorrer do texto foram mencionadas as principais características do cátodo de uma CaC. Em especial para uma SOFC, os principais materiais usados como base na fabricação deste componente podem ser vistos no item 3.1.4.1.3, contudo algumas características podem sofrer variações na composição e estrutura de um eletrodo de uma CaC, principalmente no que diz respeito a temperatura de operação do dispositivo, nesse caso, a divisão das SOFCs em classes de temperatura alta (HT-SOFC) e intermediária (IT-SOFC) trouxe ao campo de pesquisas a preocupação com a manutenção das propriedades dos materiais usados, priorizando o desempenho do cátodo como eletrodo positivo.

As características de um cátodo de uma IT-SOFCs são basicamente as mesmas para os cátodos das SOFCs, contudo, a evolução dos estudos em materiais proporcionou descobertas na área da eletroquímica desses materiais, permitindo a obtenção de resultados de condutividade iônica e eletrocatalítica semelhantes para temperaturas menores, o que é considerado como um grande atrativo na fabricação desses componentes.

Uma das principais características para o desempenho das SOFCs envolve os mecanismos de redução de oxigênio, descritos como reações eletroquímicas e catalíticas para conversão de moléculas de O2 a íons O2-. Esse tipo de reação tem forte dependência da estrutura cristalina do material catódico, sendo esta, responsável por permitir o transporte dos íons oxigênio do cátodo ao eletrólito.(10)

As perdas por polarização, associadas aos mecanismos de redução e transporte de oxigênio no eletrodo, são influenciadas pela temperatura de operação da célula e a capacidade de transporte iônico do material pode ser determinada pela presença de vacâncias de oxigênio na estrutura cristalina do material. Nesse sentido, os materiais mais utilizados nos cátodos de SOFC variam de acordo com suas propriedades eletroquímicas e catalíticas frente a temperatura de operação desejada.(10)

As pesquisas de Endo et al.(1998)(47) _{mostraram a importância da área} superficial dos materiais LSC e LSM na melhora da performance do cátodo para HT-SOFCs, enquanto que Choi et al.(2007)(48) _{sugeriam, em seus estudos,} cálculos de dinâmica molecular para determinação da atividade catalítica dos mecanismos de redução de oxigênio em compostos de LSM.

A importância da substituição de íons da estrutura original do composto pode trazer melhorias nas propriedades dos cátodos, assim, segundo Ishihara et al. (1994)(49) _{a possibilidade de dopagem de materiais como o SrMnO3 é uma} alternativa para uso do mesmo como cátodo de uma IT-SOFC.

Segundo Kostogloudis et al. (1999)(50), seus estudos de dopagem do SrMnO3 com neodímio (Nd) proporcionaram o controle do coeficiente de expansão térmica (TEC) deste material para próximo de 12,3x10-6K-1, mostrando- se compatível com o eletrólito GDC.

Yue et al. (2008)(51) apresentam resultados de experimentos envolvendo dopagem no sítio B de uma perovskita (ABO3) a base de LaSrMnO3-d por átomos de escândio (Sc), aumentando a mobilidade iônica do material, contudo, a presença de Sc pode causar problemas de segregação de possíveis fases secundárias de Sc2O3 em altas temperaturas.

De acordo com Gu, H. et al. (2008)(52), a dopagem com cobalto (Co) de compostos a base de Sr0,8Ce0,2MnO3, em sítios B da estrutura, pode reduzir em até 20 vezes a resistência a condutividade elétrica deste material a 750ºC, além de sua alta atividade catalítica para reação de redução de oxigênio na mesma temperatura, o que o torna um composto dopado promissor para IT-SOFCs.

Segundo SUN, C. et al. (2009)(10)_{, compostos La1-xSrxCoyFe1-yO3} (LSCF) apresentam alta condutividade elétrica e coeficiente de auto difusão de oxigênio próximos de 2,6x10-9 _cm2_.s-1 _{em temperaturas de 500-800ºC,} considerados superiores aos compostos de La0,8Sr0,2MnO3 (LSM).

Estudos de dopagem de compostos LSCF indicam a relação direta da dopagem de íons do sítio A por átomos de estrôncio (Sr) com o aumento da condutividade iônica do material, enquanto que a substituição de íons do sítio B por átomos de ferro (Fe) e cobalto (Co) influenciam diretamente no aumento da condutividade eletrônica.(10)

A influência da presença de vacâncias de oxigênio, responsáveis pela condução iônica do LSCF, afetam o coeficiente de expansão térmica TEC do

material. Em suma, a presença do dopante Sr pode aumentar os valores de TEC do composto.(10)

Segundo Mai, A. et al. apud Sun, C. et al. (2009), estudos indicaram que a presença de deficiência no sítio A da estrutura Perovskita do LSCF, em conjunto com uma alta concentração de íons Sr, pode melhorar as propriedades do cátodo como eletrodo de uma IT-SOFC. Apesar de suas propriedades serem favoráveis para operação em temperaturas baixas, autores mencionam a interação química entre elementos do LSCF com a superfície do eletrólito YSZ, considerado o material de melhor performance para SOFCs. O contato direto entre eletrodo e eletrólito, em alta temperatura, pode favorecer reações químicas entre os compostos, formando compostos secundários de menor condutividade, o que prejudicaria o desemprenho da célula.(10)

O estudo de materiais alternativos levou a descoberta do BSCF, um composto usado para fabricação de membranas purificadoras de oxigênio, isso devido a alta permeabilidade de O2- pelo material. O BSCF apresenta uma resistência específica relativamente baixa, em torno de 0,0ηη Ω.cm2_{, em} temperatura de operação de 600ºC, se comparado a outros materiais empregados como cátodo de IT-SOFC.(10)

Apesar de sua alta condutividade iônica, o BSCF tem alto coeficiente de expansão térmica (TEC), em torno de 20x10-6_.K-1 _{entre 50ºC e 1000ºC, o que o} torna incompatível com a maioria dos eletrólitos usados, tais como a YSZ que apresenta TEC de aproximadamente 10,5x10-6_.K-1 _{a 800ºC.}(10)