DEVELOPMENT AN IMPREGNATION METHODOLOGY BY SPRAY COATING TO PREPARE SOFC CATHODES OF COMPOSITION (Y,Zr)MnO3 ON YSZ SCAFFOLDS

Abstract

Las celdas de combustible de óxido sólido (SOFC) requieren catodos con alta conductividad iónica, compatibilidad química y una microestructura adecuada para lograr un desempeño electroquímico eficiente. En este trabajo se desarrolló una metodología de impregnación por spray coating para preparar cátodos de composición (Y,Zr)MnO₃ sobre scaffold de zirconia estabilizada con itria (YSZ). El estudio se llevó a cabo en dos etapas: primero, la formación de la fase (Y,Zr)MnO₃ mediante impregnación por humedad incipiente sobre polvo de YSZ; y segundo, la fabricación de scaffold porosos de YSZ depositados por spray coating sobre electrolitos densos, seguida de la impregnación del cátodo. Los polvos y scaffold de YSZ se sinterizaron a 1200 °C y 1300 °C (T₁), mientras que los materiales impregnados se trataron térmicamente entre 1000 °C y 1200 °C (T₂). La evolución de fases y los parámetros estructurales se analizaron mediante DRX con refinamiento Rietveld, mientras que las características microestructurales y la distribución elemental se examinaron por SEM y HAADF-EDS. Los resultados mostraron que la difusión de Zr desde el YSZ hacia el YMnO₃ promueve la formación de fases (Y,Zr)MnO₃ con contenido de Zr, siendo la estructura centrosimétrica P6₃/mmc dominante a mayores temperaturas de síntesis. Los scaffold más finos y porosos obtenidos a menores temperaturas de sinterización favorecieron una mayor incorporación de Zr y una distribución de fases más homogénea. La metodología de impregnación por spray coating propuesta permite la formación controlada de (Y,Zr)MnO₃ dentro de scaffold de YSZ y demuestra el papel de la microestructura del scaffold en el cambio de la composición de fases y el potencial desempeño del cátodo en SOFC.