Study of materials derived from ymno3-manganite as sofc electrodes
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Date
2018
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Universidad Industrial de Santander
Abstract
Los compuestos Y1-xAxMnxByO3 (A=Zr, B=Ti) se estudiaron como posibles electrodos en Celdas de Combustible de Óxido Sólido, por su original estructura laminar de simetría hexagonal en la que los átomos de manganeso presentan coordinación bipiramidal trigonal de átomos de oxígeno. Los materiales se prepararon en aire con los métodos de reacción al estado sólido y/o Pechini, a T~1100- 1300ºC y se caracterizaron por medio de Difracción de Rayos X y de Neutrones. Con DRX de alta temperatura en aire se pudo establecer la compatibilidad termo-mecánica del YMnO3 (P63cm) con el electrolito YSZ, y se observó una transición de fase desde el tipo estructural P63/mmc a P63cm (T~360°C) para Y0,9Zr0,1MnO3. Medidas de conductividad eléctrica usando la técnica de 4-puntas revelaron que la sustitución de Zr mejora las propiedades de conducción de la matriz YMnO3, quizás como consecuencia de una diferente contribución de conductividad iónica. El estudio por Espectroscopia de Impedancia (EIS) de celdas simétricas en aire, con la configuración LSM/Y1- xZrxMnO3/YSZ/Y1-xZrxMnO3/LSM, reflejó una menor resistencia de polarización para el material YMnO3, debido posiblemente a diferencias de orden microestructural entre los materiales; no obstante, el comportamiento en ambos casos se modeló con las misma contribuciones. Se pudo comprobar que los materiales Y1-xZrxMnO3 no son estables en atmósfera reductora para T>700°C; por tal motivo se sustituyó Ti en el sitio de Mn. Los materiales YMnxTiyO3 (y=0,1; 0.2; 0,3) mostraron ser más estables en atmósfera reductora; específicamente la estequiometría YMn0.6Ti0.3O3 no muestra descomposición hasta 800°C y sigue siendo compatible química y termomecánicamente con el electrolito YSZ. Además, mostró un valor de conductividad intermedio entre YMnO3 e Y0,9Zr0,1MnO3 en aire, aunque experimentan los mismos procesos; en atmósfera anódica la conductividad cae dos órdenes de magnitud por la disminución de concentración de portadores. Los valores de resistencia a la polarización YMn0,6Ti0,3O3 también son superiores a los de Y1-xZrxMnO3.
Description
Keywords
Electrodo, Celdas De Combustible De Óxido Sólido, Estructura Hexagonal, Celda Simétrica.