Study of ruddlesden-popper manganites rexa2-xmno4 (re: la nd and a:sr ca) with potencial application as electrode materials in solid oxide fuel cells (sofc)

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dc.contributor.advisorGauthier, Gilles Henri
dc.contributor.advisorRoussel, Pascal
dc.contributor.advisorPirovano, Caroline
dc.contributor.authorSandoval Rincón, Mónica Viviana
dc.date.accessioned2024-03-03T23:35:09Z
dc.date.available2017
dc.date.available2024-03-03T23:35:09Z
dc.date.created2017
dc.date.issued2017
dc.description.abstractLas manganitas Ruddlesden Popper RExA2-xMnO4 (RE: La, Nd y A: Sr, Ca) han sido estudiadas como posibles materiales de electrodo para Celdas de Combustible de Óxido Sólido simétricas. Tres series de compuestos LaxSr2-xMnO (x=0.25, 0.4, 0.5 y 0.6), NdxSr2-xMnO (x=0.4 y 0.5) y NdxCa2-xMnO (x=0.25, 0.4 and 0.5) fueron sintetizadas satisfactoriamente. Los materiales LaxSr2-xMnO con RE: La, Nd son estables en atmósfera reductora. El material La0.5Sr1.5MnO (L5S15M) presentó la más alta conductividad eléctrica entre los materiales estudiados. Las propiedades electroquímicas fueron investigadas por Espectroscopía de Impedancia Electroquímica (EIS). La influencia tanto de la temperatura de sinterización como de la composición del electrodo sobre el rendimiento electroquímico fue estudiada en atmósfera oxidante y reductora. Para la reducción de oxígeno, la transferencia de electrones entre el electrodo y el oxígeno, y la incorporación de iones oxígeno, son los principales pasos limitantes de la velocidad para los electrodos sinterizados a 1150 y 1200 °C. El incremento de la temperatura de sinterizado hasta 1250 °C condujo a la acumulación de Sr en la interfase GDC/YSZ. El electrodo composite no presenta ninguna mejora del rendimiento. Para la oxidación de hidrógeno, se identificaron tres pasos limitantes: transferencia de carga a la interfase electrodo/electrolito, adsorción disociativa de hidrógeno y difusión superficial. Para todos los electrodos, la difusión superficial representa la mayor contribución a la resistencia de polarización total. La mejor relación entre la temperatura de sinterizado y la composición fue lograda para el electrodo puro L5S15M sinterizado a 1150 °C. Finalmente, los resultados extraídos desde las medidas de EIS, permitieron entender la naturaleza de los procesos que tienen lugar dentro del electrodo, proponiendo que el comportamiento electroquímico de L5S15M podría ser mejorado con la modificación de la superficie del electrodo
dc.description.abstractenglishThe Ruddlesden Popper manganites RExA2-xMnO4 (RE: La, Nd and A: Sr, Ca) have been studied as possible electrode materials for symmetrical Solid Oxide Fuel Cells. Three series of compounds LaxSr2-xMnO (x=0.25, 0.4, 0.5 and 0.6), NdxSr2-xMnO (x=0.4 and 0.5) and NdxCa2-xMnO (x=0.25, 0.4 and 0.5) were successfully synthesized as single phases. The RExSr2-xMnO materials with RE: La, Nd are stable under reducing atmosphere. The material La0.5Sr1.5MnO (L5S15M) presented the highest electrical conductivity among the materials studied. Electrochemical properties of L5S15M electrode were investigated by Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). The influence of both sintering temperature and electrode composition on the electrochemical performance was studied in both cathode and anode atmosphere. For oxygen reduction, the electron transfer between the electrode and oxygen, and the incorporation of oxygen ions into the electrode are the main rate-limiting steps for electrodes sintered at 1150 and 1200°C. Increasing the sintering temperature to 1250°C leads to Sr accumulation at the GDC/YSZ interface and subsequent cell degradation. The composite electrode does not show any improvement. For hydrogen oxidation, three limiting steps are identified: charge transfer at the electrode/electrolyte interface, dissociative adsorption of hydrogen and surface diffusion. For all electrodes, the surface diffusion process represents the highest contribution to the total polarization resistance. The best compromise between sintering temperature and composition is reached for pure L5S15M electrode sintered at 1150 °C. Finally, the results extracted from EIS measurements allowed understanding the nature of processes taking place within the electrode, proposing that the electrochemical behavior of L5S15M could be
dc.description.degreelevelDoctorado
dc.description.degreenameDoctor en Ingeniería 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/20.500.14071/37558
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicoquímicas
dc.publisher.programDoctorado en Ingeniería Química
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería 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 Simétrica
dc.subjectRuddlesden-Popper
dc.subjectManganita
dc.subjectDifracción De Rayos-X De Polvo
dc.subjectConductividad Eléctrica
dc.subjectEspectroscopía De Impedancia Electroquímica.
dc.subject.keywordSymmetrical Sofc
dc.subject.keywordRuddlesden-Popper
dc.subject.keywordManganite
dc.subject.keywordPowder X-Ray Diffraction
dc.subject.keywordElectrical Conductivity
dc.subject.keywordElectrochemical Impedance Spectroscopy.
dc.titleStudy of ruddlesden-popper manganites rexa2-xmno4 (re: la nd and a:sr ca) with potencial application as electrode materials in solid oxide fuel cells (sofc)
dc.title.englishStudy of ruddlesden-popper manganites rexa2-xmno4 (re: la, nd and a: sr, ca) with potential application as electrode materials in solid oxide fuel cells (sofc)
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dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
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