Síntesis y estudio del compuesto y mno3 puro dopado como materiales de ánodo en celdas de combustible sofc

Abstract

Con base en el reciente interés en materiales de aplicación tecnológica, específicamente en el campo de energías alternativas, se estudió la familia de compuestos Y1-xAxMnO3 (A=Zr, Ca) como posibles ánodos en Celdas de Combustible de Óxido Sólido (SOFC). Estos materiales presentan una estructura laminar de simetría hexagonal en la que el manganeso ocupa una coordinación de tipo bipirámide trigonal de átomos de oxígeno. Los compuestos se prepararon mediante el método de reacción al estado sólido, empleando reactivos Y2O3, MnO2, ZrO2 y CaCO3 de alta pureza, que se mezclaron, prensaron y calcinaron sobre alúmina a 1400ºC y 1450ºC en aire. Luego se analizaron por medio de DRXP (Bruker D8, Bragg Brentano, Cu-Kα1,2) y se observó que con A=Zr4+, se obtienen fases puras para las composiciones x=0,0; 0,05; 0,1. Sin embargo, cuando x>0,1, se forma también una fase de tipo YSZ. Cuando A=Ca2+, se consigue una mezcla de la fases hexagonal y perovskita. Los ensayos térmicos demostraron que YMnO3 y Y0.9Zr0.1MnO3 no son estables en atmósfera de Ar/H2/H2O para T>500ºC, lo que prohíbe su uso como ánodo en celdas SOFC. No obstante, estudios de reactividad a alta temperatura (T=1300°C) entre Y1- xZrxMnO3 (x=0,0; 0,05 y 0,1) y el electrolito 8YSZ (zirconia dopada con 8% de Y2O3) mostraron compatibilidad entre ellos, pues no se forma una fase aislante eléctrica. Además, el refinamiento usando el método Rietveld, sugiere un proceso de difusión cruzada de iones Y 3+y Zr4+ hacia la interfaz que separa los dos materiales, lo cual podría permitir un mejoramiento de la adhesión entre las fases incrementando sus propiedades electroquímicas como cátodo.