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Síntesis y estudio de propiedades termo-mecánicas y de conducción de materiales (y, zr)(mn, ti)1-xo3-o como electrodo para celdas de combustible de óxido sólido

Resumen

Las celdas de combustible y en especial las de óxido sólido (SOFC) parecen ser una alternativa para el aprovechamiento de combustibles con mayor eficiencia que los medios tradicionales. La búsqueda de materiales para su mejoramiento ha llegado a plantear al YMnO3 como posible material con comportamiento MIEC y con la intensión de potenciar sus propiedades, se proponen dopajes en los sitios Y y Mn del mismo. Por medio del método sol-gel se sintetizaron los materiales (Y,Zr)(Mn,Ti)1-xO3-, que fueron obtenidos mayoritariamente puros, a excepción de Y0,9Zr0,1MnO3 en el cual fue encontrada una pequeña impureza de YSZ que ya ha sido reportada. Luego, se realizaron pruebas de DRX-HT que permitieron determinar los cambios de grupo espacial que sufren los materiales en atmósfera oxidante y reductora. También, partiendo de la anterior técnica, se calcularon los frente al valor típico para el electrolito más común (YSZ) presentan diferencias porcentuales considerables, lo que es señal de una baja compatibilidad termo-mecánica, que podría ser mejorada si al momento de construir la SOFC se tiene en cuenta una arquitectura especial. Las pruebas de dilatometría permitieron plantear ensayos de sinterización, con los cuales se pudo encontrar temperaturas adecuadas para densificar cada material. Se realizó comprobación de la sinterización de los materiales por medio de microscopía electrónica de barrido (MEB), poniendo especial atención a la porosidad y las fisuras. Probetas sinterizadas de cada compuesto (Y,Zr)(Mn,Ti)1-xO3- se sometieron a medidas de conductividad en atmósfera oxidante variando la temperatura, con estos resultados se determinó el efecto de los dopajes en las propiedades de conductividad eléctrica, se propuso un mecanismo de conducción apropiado y se calculó la energía de activación para los compuestos, resaltando la mejoría de estos factores con respecto al material base.