Síntesis de conductores mixtos de Sm0.5Ba0.5CoO3-delta y caracterización como cátodos de celdas de combustible de óxido solido (2023)
En el presente trabajo se estudiaron las características morfológicas, estructurales y eléctricas de óxidos nanoestructurados de Sm_{0.5}Ba_{0.5}CoO_{3-δ } y composites Sm_{0.5}Ba_{0.5}CoO_{3-δ}-Ce_{0.8}Gd_{0.2}O_{1.9} para ser utilizados como posibles candidatos de celdas de combustible de oxido solido a temperaturas intermedias (IT-SOFC). Se utilizo para la elaboración del electrolito los polvos Nextech Materials, a los cuales se les prenso uniaxialmente para lograr alta densidad inicial, se calcino a 1400°C, usando un horno de altas temperaturas ubicado en el laboratorio de materia condensada de la Universidad de los Andes y fue lijado uniformemente para el debido análisis. Para la sintetización del cátodo se realizaron las mezclas de nitratos de Samario, Bario y Cobalto, por medio del método de liquid mix, con el material obtenido se realizó el proceso de filtración y calcinación con el fin de la obtención de polvos nanoestructurados, que posteriormente fueron analizados por microscopía electrónica de barrido (MEB) y difracción de rayos X (DRX) y de este modo confirmar si presentaron las características estructurales y morfológicas planteadas inicialmente, para cumplir con los objetivos de este trabajo. En la caracterización estructural del material se utilizó el método de Rietveld, ajustando por el método mínimos cuadrados y obteniendo resultados de refinamiento bastante satisfactorios respecto al método de síntesis, a estas muestras se pasó por el microscopio electrónico de barrido, Quanta 200 de la Universidad Nacional, obteniendo micrografías para SBCO450 y SBCO850 con un diámetro promedio de 450 nm a 550 nm, definido en el capítulo III sección 5. Con los cátodos nanoestructurados obtenidos con adecuada adhesión al electrolito, se minimizo la resistencia de polarización, para ello fue necesario medir la resistencia del electrodo en distintas condiciones de preparación por medio de EIS, en una configuración de celda simétrica [cátodo/electrolito/cátodo] a temperaturas entre los 500°C y $750°C. Se determinó la resistencia del electrodo en función de la temperatura y se correlacionó el desempeño del cátodo con la microestructura del mismo, evaluado por DRX y MEB. Se obtuvo un valor de energía de activación entre 13.26 eV y 15.47eV, relacionando que tan rápido se produce la reacción en la celda y siguiendo de este modo un circuito equivalente RCP con un elemento de Warburg Ws, que describe el transporte de masas y una capacitancias de doble capa (capas con polaridad opuesta), para la descripción de los procesos de transferencias de cargas. Al finalizar se detalla las conclusiones del trabajo realizado, analizando de este modo la compatibilidad, funcionamiento y aplicabilidad de esta muestra como posible candidato de celdas de combustible de oxido solido a temperaturas intermedias.