Study of materials derived from ymno3-manganite as sofc electrodes

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dc.contributor.advisorGauthier, Gilles Henri
dc.contributor.authorMoreno Botello, Zulma Liliana
dc.date.accessioned2024-03-04T00:16:38Z
dc.date.available2018
dc.date.available2024-03-04T00:16:38Z
dc.date.created2018
dc.date.issued2018
dc.description.abstractLos 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.
dc.description.abstractenglishY1-xAxMnxByO3 (A=Zr, B=Ti) compounds were studied as possible Solid Oxide Fuel Cell electrodes, due to the original lamellar structure with hexagonal symmetry of the series, in which the manganese atoms present a trigonal bipyramidal coordination of oxygen atoms. The materials were prepared in air by solid-state reaction and/or the Pechini method at T~1100-1300°C and characterized by X-Ray and Neutron Diffraction. Using High-Temperature XRD, it was possible to establish the thermomechanical compatibility of YMnO3 (P63cm) and YSZ electrolyte and a phase transition from P63/mmc to P63cm structure type (T~360°C) was observed for Y0.9Zr0.1MnO3. Four-point probe electrical conductivity measurements revealed that Zr substitution improves the conduction properties of the YMnO3 matrix, possibly due to a different contribution of ionic conductivity. The study using Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) of symmetrical cells in air, with the configuration LSM/Y1-xZrxMnO3/YSZ/Y1-xZrxMnO3/LSM allows to observe that the polarization resistance for YMnO3 is smaller than for Y0.9Zr0.1MnO3, due to microstructural differences; nonetheless, the behavior in both cases were modeled by the same two contributions. We could demonstrate that Y1-xZrxMnO3 materials are not stable in reducing atmosphere for T>700°C; for that reason, Ti was substituted for Mn. The YMnxTiyO3 (y=0.1, 0.2, 0.3) materials were found more stable in reducing atmosphere than Y1-xZrxMnO3 compounds; specifically the YMn0.6Ti0.3O3 stoichiometry does no exhibits decomposition up to 800°C and is still chemical and thermomechanically compatible with YSZ electrolyte. In addition, this compound shows an intermediate conductivity values between YMnO3 and Y0.9Zr0.1MnO3 in air, although they experience the same processes; in anodic atmosphere, the conductivity drops two orders of magnitude due to the decrease in the concentration of charge carriers. The polarization resistance values of YMn0.6Ti0.3O3 are also higher than of Y1-xZrxMnO3 materials.
dc.description.degreelevelDoctorado
dc.description.degreenameDoctor en Ingeniería de Materiales
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/20.500.14071/39529
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicoquímicas
dc.publisher.programDoctorado en Ingeniería de Materiales
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales
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.subjectElectrodo
dc.subjectCeldas De Combustible De Óxido Sólido
dc.subjectEstructura Hexagonal
dc.subjectCelda Simétrica.
dc.subject.keywordElectrode
dc.subject.keywordSolid Oxide Fuel Cells
dc.subject.keywordHexagonal Structure
dc.subject.keywordSymmetrical Cell.
dc.titleStudy of materials derived from ymno3-manganite as sofc electrodes
dc.title.englishStudy of materials derived from the manganite ymno3 as sofc electrodes1
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
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