Elaboración y caracterización de nuevos materiales cermet modificado para el uso como ánodo de celdas de combustible sofc

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dc.contributor.advisorGauthier, Gilles Henri
dc.contributor.authorSandoval Rincón, Mónica Viviana
dc.date.accessioned2024-03-03T19:30:02Z
dc.date.available2012
dc.date.available2024-03-03T19:30:02Z
dc.date.created2012
dc.date.issued2012
dc.description.abstractLas celdas de combustible de óxido sólido (SOFC) son dispositivos electroquímicos que transforman la energía de una reacción química en energía eléctrica y calor. Una SOFC opera a través de la oxidación electroquímica del combustible en el ánodo y reducción simultánea de oxígeno en el cátodo. El ánodo más utilizado en las SOFC es un cermet de níquel y zirconia dopada con itrio (YSZ), este cermet Ni/YSZ es comúnmente usado debido a su bajo costo y alta estabilidad química en atmósfera reductora. Sin embargo, la actividad del cermet y el rendimiento de la celda son afectados por la formación de depósitos de carbono cuando se utilizan hidrocarburos. En esta investigación se realizó la impregnación con bario del cermet Ni/YSZ, con el fin de generar un material conductor protónico in situ que mejorara la cinética de la reacción anódica, y de manera concomitante, pudiera evitar la formación de carbono por la presencia de una fase químicamente básica. El documento despliega una presentación general del contexto del estudio, en el que se describe el funcionamiento del sistema SOFC, incluyendo las características requeridas en los materiales con un énfasis en el mecanismo de oxidación de combustibles en el ánodo. Posteriormente se describen los medios experimentales y las técnicas de caracterización: estructural (DRXP) y análisis de Rietveld, microestructural (SEM-EDXS) y electroquímica (EIS). En la última parte se realiza una discusión general de los resultados, que contempla el análisis de las condiciones necesarias para la formación del material deseado; acompañado de la caracterización estructural. Seguidamente se presenta una visión microestructural (SEM-EDXS) que da información de la integración del bario en el seno de la estructura del cermet. Finalmente se presenta la caracterización electroquímica por EIS y el respectivo análisis del comportamiento de la celda modificada, en comparación con una celda que no contiene bario.
dc.description.abstractenglishSolid Oxide Fuel Cells (SOFCs) are electrochemical devices that transform the energy from chemical reactions into electricity and heat. An SOFC operates through (i) the electrochemical oxidation of a fuel at the anode and simultaneous (ii) reduction of oxygen (from air) at the cathode. The most widely used anode for SOFCs is a cermet of nickel and yttria-stabilized zirconia (YSZ). Ni/YSZ cermets are commonly used due to low cost and high chemical stability in the reducing atmosphere. However, the activity of the cermet and the cell performance is affected due to kinetically favored reactions such as carbon deposition at the anode when directly using hydrocarbon fuels in the cell. This research deal with barium doping within the Ni/YSZ cermet, in order to generate in situ a proton conducting material that may improve the kinetics of the anodic reaction, and concurrently, prevent carbon formation by the presence of a chemically basic phase. The document displays an overview of the context of the study, which describes the operation of a SOFC system, including the characteristics required for the materials with an emphasis on the mechanism of fuel oxidation at the anode. Subsequently, the experimental techniques are described, i.e. structural using X-Ray Powder Diffraction and Rietveld analysis, microstructural using SEM-EDXS and electrochemical (EIS). In the last part, a general discussion of the results is presented, which involves an analysis of the synthetic conditions that are necessary for the formation of the desired material, accompanied by structural characterization. Afterward an overview of the microstructure of the produced anode is shown, that gives information concerning the integration of barium within cermet structure. Finally, an electrochemical characterization is discussed, including a comparison between the initial and Ba-modified cells.
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Química
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/26847
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias
dc.publisher.programMaestría en Química
dc.publisher.schoolEscuela de Química
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.subjectSOFC
dc.subjectÁNODO
dc.subjectCERMET Ni/YSZ
dc.subjectPEROVSKITA
dc.subjectDIFRACCIÓN DE RAYOS X
dc.subjectESPECTROSCOPÍA DE IMPEDANCIA ELECTROQUÍMICA.
dc.subject.keywordSofc
dc.subject.keywordAnode
dc.subject.keywordCermet Ni/Ysz
dc.subject.keywordPerovskite
dc.subject.keywordX-Ray Diffraction
dc.subject.keywordElectrochemical Impedance Spectroscopy.
dc.titleElaboración y caracterización de nuevos materiales cermet modificado para el uso como ánodo de celdas de combustible sofc
dc.title.englishPreparation and characterization of new modified cermet-type materials for use as anode in solid oxide fuel cells
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestria
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