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Study of the materials belonging to the system la4bacu5-xmxo13+/-o(m:co, mn) with potential application as electrode on solid oxide fuel cells (sofc)

Resumen

Las perovskitas derivadas de La4BaCu5-xMxO13± (M: Co, Mn) fueron sintetizadas por el método sol-gel. Dos de los compuestos de la serie La4BaCu5-xCoxO13± (x=2 y 5) y uno de La4BaCu5-xMnxO13± (x=5) fueron estudiados estudiadas como materiales de electrodo para celdas de combustible de óxido sólido (SOFC). Los compuestos de Co no son estables en hidrogeno, al contrario de la manganita La4BaMn5O13± (LBMn). Además, de manera similar a lo que sucede con otras cobaltitas, esos materiales presentan valores de coeficientes de expansión térmica (CET) que no son compatibles con los valores de CET del electrolito de estudio BCZY, al contrario de la manganita LBMn. El estudio termogravimétrico y DRXHT permitió confirmar la no estequiometría presente en esos materiales, además que la manganita presenta un comportamiento reversible al someterse a un ciclo redox a alta temperatura. Ambas series presentan altas conductividades eléctricas: LBCuCo2 con un valor máximo de conductividad en aire de 780 S cm-1 (460 °C) mientras que LBMn reporta 178 y 33.3 S cm-1, en aire e hidrogeno a 800 °C, respectivamente. Las propiedades electroquímicas de las cobaltitas, LBCu (La4BaCu5O13±) y LBMn fueron investigadas por EIS en atmosfera oxidante, observando la influencia de la temperatura de sinterización (serie cobalto). De manera general, para una temperatura de sinterización a 950 °C se identifican etapas de adsorción y de transferencia de carga e incorporación iónica al electrodo como procesos limitantes, mientras que, para una temperatura de sinterización de 1000 °C, se identifica la difusión gaseosa dentro de los poros del electrodo como el transporte de O2- en la interfaz electrodo/electrolito. De las cobaltitas, LBCo presenta la más baja resistencia de polarización a 1000 °C. En el caso de LBMn, los valores fueron mayores, con un posible mejoramiento a futuro, al aumentar la temperatura de sinterización. 1