O presente trabalho investiga a fabricação de um eletrólito sólido à base de óxido de cério dopado com gadolínio e samário, de fórmula química Ce₀,₈Gd₀,₂₋ₓSmₓO₁,₉ (x = 0,06, 0,08 e 0,10), para possível uso em células a combustível de óxido sólido (SOFCs). Essas células são promissoras para a conversão direta e eficiente de energia química em elétrica, mas sua viabilidade depende de eletrólitos com alta condutividade iônica, baixo custo e matéria prima obtida de forma ambientalmente correta. Para isso, adotou-se uma metodologia verde, utilizando farinha de beterraba como agente complexante e redutor natural no processo de obtenção do óxido de cério dopado, substituindo reagentes convencionalmente empregados (como ácido cítrico ou etileno glicol). A matéria prima obtida foi caracterizada por difração de raios X, que confirmou a formação de fase cúbica tipo fluorita em todas as amostras, por microscopia eletrônica de transmissão que revelou partículas submicrométricas com alto grau de aglomeração, entre outras técnicas. A densidade relativa dos corpos sinterizados a 1500 °C atingiu um valor de 90,59%, indicando boa sinterabilidade. As medidas de condutividade elétrica mostraram comportamento termicamente ativado, com energia de ativação de aproximadamente 0,91 eV e condutividade iônica de 1,6 × 10-4 S·cm⁻¹ a 400 °C para a composição com x = 0,06. Esses resultados demonstram que a metodologia verde usando a farinha de beterraba é uma alternativa viável para a produção de eletrólitos cerâmicos de alto desempenho, com potencial para reduzir impactos ambientais e custos de fabricação.

This work investigates the fabrication of a solid electrolyte based on cerium oxide doped with gadolinium and samarium, with the chemical formula Ce₀.₈Gd₀.₂₋ₓSmₓO₁.₉ (x = 0.06, 0.08 and 0.10), for possible use in solid oxide fuel cells (SOFCs). These cells are promising for the direct and efficient conversion of chemical energy into electrical energy, but their viability depends on electrolytes with high ionic conductivity, low cost, and raw materials obtained in an environmentally sound manner. To this end, a green methodology was adopted, using beet flour as a complexing and natural reducing agent in the process of obtaining doped cerium oxide, replacing conventionally used reagents (such as citric acid or ethylene glycol). The raw material obtained was characterized by X-ray diffraction, which confirmed the formation of a fluorite-type cubic phase in all samples, by transmission electron microscopy which revealed submicrometer particles with a high degree of agglomeration, among other techniques. The relative density of the bodies sintered at 1500 °C reached a value of 90.59%, indicating good sinterability. Electrical conductivity measurements showed thermally activated behavior, with an activation energy of approximately 0.91 eV and an ionic conductivity of 1.6 × 10⁻⁴ S·cm⁻¹ at 400 °C for the composition with x = 0.06. These results demonstrate that the green methodology using beet flour is a viable alternative for the production of high-performance ceramic electrolytes, with the potential to reduce environmental impacts and manufacturing costs.

Este trabajo investiga la fabricación de un electrolito sólido basado en óxido de cerio dopado con gadolinio y samario, con la fórmula química Ce₀,₈Gd₀,₂₋ₓSmₓO₁,₉ (x = 0,06, 0,08 y 0,10), para su posible uso en celdas de combustible de óxido sólido (SOFC). Estas celdas son prometedoras para la conversión directa y eficiente de energía química en energía eléctrica, pero su viabilidad depende de electrolitos con alta conductividad iónica, bajo costo y materias primas obtenidas de manera ambientalmente responsable. Para este fin, se adoptó una metodología verde, utilizando harina de remolacha como agente complejante y reductor natural en el proceso de obtención de óxido de cerio dopado, reemplazando reactivos usados ​​convencionalmente (como ácido cítrico o etilenglicol). La materia prima obtenida se caracterizó mediante difracción de rayos X, lo que confirmó la formación de una fase cúbica de tipo fluorita en todas las muestras, y mediante microscopía electrónica de transmisión, que reveló partículas submicrométricas con un alto grado de aglomeración, entre otras técnicas. La densidad relativa de los cuerpos sinterizados a 1500 °C alcanzó un valor del 90,59 %, lo que indica una buena sinterabilidad. Las mediciones de conductividad eléctrica mostraron un comportamiento de activación térmica, con una energía de activación de aproximadamente 0,91 eV y una conductividad iónica de 1,6 × 10⁻⁴ S·cm⁻¹ a 400 °C para la composición con x = 0,06. Estos resultados demuestran que la metodología ecológica con harina de remolacha es una alternativa viable para la producción de electrolitos cerámicos de alto rendimiento, con el potencial de reducir el impacto ambiental y los costos de fabricación.