Study of the consequences of the structural and microstructural modifications induced during oeration conditions on the electrochemical response of solid oxide fuel cells

Las celdas de combustible de óxido sólido (SOFC) son dispositivos conversores electroquímicos de energía que operan a alta temperatura (>600ºC). Constan de un electrolito solido (óxido con conductividad iónica), un ánodo donde se oxida un combustible gaseoso (H2, CH4, H2+CO, etc) y un cátodo donde se reduce el O2 del aire. Las condiciones de operación no ambientales pueden inducir cambios en la superficie, variaciones en la concentración local inducida por difusión o segregación de especies, transformaciones de fase cristalina o cambios microestructurales con respecto a los materiales en condiciones ambientales e incluso en función del tiempo afectando la respuesta a largo plazo de los dispositivos. El proyecto propone:- Estudiar una serie de materiales para SOFC en diferentes condiciones de trabajo.-Caracterizar los mismos ya sea en condiciones in-situ/operando o ex situ pre y post test.-Correlacionar las características con las propiedades de interés de acuerdo a su función dentro del dispositivo. El abordaje del proyecto estará basado en una importante parte experimental complementada por modelos.Solid oxide fuel cells (SOFC) are devices which transform chemical energy into electrical energy with high efficiency and operate at elevated temperatures (>600ºC). They are constituted by a solid electrolyte (usually an ionic conductor), an anode where the fuel oxidation reaction takes place and a cathode where the oxygen reduction reaction takes place. The aggressive operation conditions may cause changes in the surface, local composition variations induced by diffusion and/or new phases formation and microstructural changes, this all depending possibly on the operation time and imposing a modification-degradation of the electrochemical response.The main proposals of this project are:-To study different SOFC materials under different operation conditions.-To achieve a full characterization of electrochemical properties both for in-situ/operando conditions and pre/post test.-To correlate and understand the relation between material modifications and the electrochemical property variations

Ternary Ni−Co−Fe exsolved nanoparticles/perovskite system for energy applications: Nanostructure characterization and electrochemical activity

The exsolution of Ni−Co−Fe from a Sr0.93(Ti0.3Fe0.56Ni0.07Co0.07)O3−δ perovskite (STFNC) is explored as a strategy to produce electrochemically active electrodes for symmetric-SOFC (S-SOFC). It was found that a nanostructured NiCoFe ternary alloy phase, with approximately equal amounts of each metal, can be formed by this method. The STFNC electrode is studied via electrochemical impedance spectroscopy, showing a really interesting potential as S-SOFC electrode: the anode polarization resistance was 1.12 Ω·cm2 in a wet 10%H2 atmosphere at 700 °C (exsolving in situ the NiCoFe phase), and the cathode polarization resistance at 700 °C in air was 0.054 and 0.042 Ω·cm2, before and after exsolution, respectively.Fil: Santaya, Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; ArgentinaFil: Troiani, Horacio Esteban. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Caneiro, Alberto. YPF - Tecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Mogni, Liliana Verónica. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; Argentin

Exchange-coupling in thermal annealed bimagnetic core/shell nanoparticles

In this study we demonstrate that the effective coupling of the magnetic phases in core/shell nanoparticles can be promoted by an appropriate thermal annealing. In this way, the magnetization thermal stability of the hard ferrimagnetic CoFe2O4 oxide can be increased up to room temperature when coupled to a CoO antiferromagnetic core in an inverse core/shell structure. In addition, the results show that, being encapsulated in a ∼2 nm thick CoFe2O4 shell, the CoO core is successfully protected against oxidation which is crucial for the effectiveness of the magnetic coupling at the interface.Fil: Lavorato, Gabriel Carlos. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Lima, Enio Junior. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Troiani, Horacio Esteban. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Zysler, Roberto Daniel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Winkler, Elin Lilian. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Vortex dynamics in phase separated Tl0.58Rb0.42Fe1.72Se2 crystals

We report the critical current density Jc and the vortex dynamics in phase-separated Tl0.58Rb0.42Fe1.72Se2 crystals by performing magnetization measurements. Structural investigation reveals micro- and nanoscopic phase separation between 122 (superconducting) and 245 (not superconducting) phases. Micrometric phase separation refers to 245 islands with typical diameters of 2 µm embedded in a multiply-connected 122 superconducting network. Nanoscopic phase separation refers to 245 nanoprecipitates embedded in the 122 superconducting paths. The 245 nanoprecipitates with size comparable to the coherence length produce strong vortex pinning. It was observed that the temperature dependence of the flux creep rate presents a peak at intermediate temperatures and magnetic fields lower than 0.5 T. The peak is systematically suppressed as the magnetic field is increased, and it could be related with relaxation generated by double-kink excitations. Double-kinks are low-energy depinning excitations usually associated with strong pinning produced by correlated disorder.Fil: Haberkorn, Nestor Fabian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Troiani, Horacio Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Condo, Adriana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Wang, Hangdong. Zhejiang University; China. Hangzhou Normal University; ChinaFil: Mao, Qianhui. Zhejiang University; ChinaFil: Fang, Minghu. Zhejiang University; China. Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures; Chin

Bifunctional CoFe2O4/ZnO Core/Shell Nanoparticles for Magnetic Fluid Hyperthermia with Controlled Optical Response

Conjugation of optical and magnetic responses in a unique system at the nanoscale emerges as a powerful tool for several applications. Here, we fabricated bifunctional CoFe2O4-core/ZnO-shell nanoparticles with simultaneous photoluminescence in the visible range and ac magnetic losses suitable for hyperthermia. The structural characterization confirms that the system is formed by a ≈7 nm CoFe2O4 core encapsulated in a ≈1.5-nm-thick semiconducting ZnO shell. As expected from its high anisotropy, the magnetic losses in an ac magnetic field are dominated by the Brown relaxation mechanism. The ac magnetic response of the core/shell system can be accurately predicted by the linear response theory and differs from that one of bare CoFe2O4 nanoparticles as a consequence of changes in the viscous relaxation process due to the effect of the magnetostatic interactions. Concerning the optical properties, by comparing core/shell CoFe2O4/ZnO and single-phase ZnO nanoparticles, we found that the former exhibits a broader optical absorption and photoluminescence, both shifted to the visible range, indicating that the optical properties are closely associated with the shell-morphology of ZnO. Being focused on bifunctional nanoparticles with an optical response in the visible range and a tunable hyperthermia output, our results can help to address current open questions on magnetic fluid hyperthermia.Fil: Lavorato, Gabriel Carlos. Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas; Brasil. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Lima, Enio Junior. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Vasquez Mansilla, Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Troiani, Horacio Esteban. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Zysler, Roberto Daniel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Winkler, Elin Lilian. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentin

Bimetallic ag-au nanoparticles inside mesoporous titania thin films: Synthesis by photoreduction and galvanic replacement, and catalytic activity

In this work, the synthesis and catalytic activity of bimetallic Ag–Au nanoparticles (NPs) supported in TiO2 mesoporous thin films (MTFs) are presented. The composite materials were obtained through a two-step procedure, performed at room conditions. In the first step, Ag NPs were grown inside the MTFs by photoreduction. Then, a galvanic replacement reaction with Au was carried out, yielding the bimetallic NPs. The composites were characterized by UV/Vis spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray reflectometry (XRR), which show that the alloyed Ag–Au NPs are present inside the mesopores. Moreover, Ag and Au composition relationship can be controlled by adjusting the reaction times of the photoreduction and galvanic replacement reactions, respectively. Pores remain accessible after NPs synthesis, a feature that ensures their possible applications in any device that requires the contact between the NPs and the medium. Catalytic activity of the composites towards 4-nitrophenol reduction by sodium borohydride was evaluated. Although all the bimetallic systems exhibit improved catalytic properties in comparison with the monometallic Ag composite, the sample with lower Au/Ag relationship is the most effective. For the first time, to the best of our knowledge, bimetallic Au–Ag NPs are encapsulated inside mesoporous TiO2 films, paving the way towards a wide variety of applications.Fil: Coneo Rodríguez, Rusbel. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; ArgentinaFil: Troiani, Horacio Esteban. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Comision Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área Investigaciones y Aplicaciones no Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche). División Dispositivos y Sensores; ArgentinaFil: Moya, Sergio Eduardo. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrónica. Laboratorio de Instrumentación y Control; Argentina. CIC biomaGUNE; EspañaFil: Bruno, Mariano Martín. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; ArgentinaFil: Angelome, Paula Cecilia. Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología; Argentin

HRTEM characterization of gold nanoparticles produced by wheat biomass

In this study, the bio-reduction of Au(III) to Au(0) by wheat biomass and the subsequent production of gold nanoparticles of various shapes and sizes is presented. The dry biomass was ground and sieved in order to assure a uniform particle size and having more area of biomass exposed to the gold. Wheat biomass was exposed to a 0.3mM potassium tetrachloroaurate solution at pH values of 2, 3, 4, 5, and 6 for three and a half hours at room temperature. After that time, the biomass pellets were analyzed using a high resolution transmission electron microscope, JEOL-4000 EX, in order to characterize the gold nanoparticles. The results showed that wheat biomass produced nanostructures of the following morphologies: Fcc tetrahedral (T), decahedral (Dh), hexagonal (He), icosahedral multitwinned (I), irregular shape (Irr), and rod shape nanoparticles. The highest percent of the nanoparticles formed had a particle size ranging from 10-30 nm.Fil: Armendáriz, V.. University of Texas at El Paso; Estados UnidosFil: José Yacamán, Miguel. University of Texas at Austin; Estados UnidosFil: Duarte Moller, A.. University of Texas at El Paso; Estados Unidos. Centro de Investigación en Materiales Avanzados; MéxicoFil: Peralta Videa, J. R.. University of Texas at El Paso; Estados UnidosFil: Troiani, Horacio Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. University of Texas at Austin; Estados UnidosFil: Herrera, I.. University of Texas at El Paso; Estados UnidosFil: Gardea Torres, J. L.. University of Texas at El Paso; Estados Unido

Thickness dependence of the superconducting properties of γ- Mo2N thin films on Si (001) grown by DC sputtering at room temperature

We study the crystalline structure and superconducting properties of γ-Mo2N thin films grown by reactive DC sputtering on AlN buffered Si (001) substrates. The films were grown at room temperature. The microstructure of the films, which was studied by X-ray diffraction and transmission electron microscopy, shows a single-phase with nanometric grains textured along the (200) direction. The films exhibit highly uniform thickness in areas larger than 20 × 20 μm2. The superconducting critical temperature Tc is suppressed from 6.6 K to ≈ 3.0 K when the thickness decreases from 40 nm to 5 nm. The residual-resistivity ratio is slightly smaller than 1 for all the films, which indicates very short electronic mean free path. The films are in the superconducting dirty limit with upper critical field Hc2 (0) ≈ 12 T for films with thickness of 40 nm, and 9 T for films with thickness of 10 nm. In addition, from the critical current densities Jc in the vortex-free state, we estimate a penetration depth λ(0) ≈ (800 ± 50) nm and a thermodynamic critical field Hc (0) = (500 ± 80 Oe).Fil: Haberkorn, Nestor Fabian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Bengió, Silvina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Troiani, Horacio Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Suarez, Sergio Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Pérez, Pablo Daniel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Granell, Pablo Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Industrial; ArgentinaFil: Golmar, Federico. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Industrial; ArgentinaFil: Sirena, Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Guimpel, Julio Juan. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Electrical transport across nanometric SrTiO3 and BaTiO3 barriers in conducting/insulator/conducting junctions

We report the electrical transport properties of conducting/insulator/conducting heterostructures by studying current-voltage IV curves at room temperature. The measurements were obtained on tunnel junctions with different areas (900, 400 and 100 μm2) using a conducting atomic force microscope. Trilayers with GdBa2Cu3O7 (GBCO) as the bottom electrode, SrTiO3 or BaTiO3 (thicknesses between 1.6 and 4 nm) as the insulator barrier, and GBCO or Nb as the top electrode were grown by DC sputtering on (100) SrTiO3 substrates For SrTiO3 and BaTiO3 barriers, asymmetric IV curves at positive and negative polarization can be obtained using electrodes with different work function. In addition, hysteretic IV curves are obtained for BaTiO3 barriers, which can be ascribed to a combined effect of the FE reversal switching polarization and an oxygen vacancy migration. For GBCO/BaTiO3/GBCO heterostructures, the IV curves correspond to that expected for asymmetric interfaces, which indicates that the disorder affects differently the properties at the bottom and top interfaces. Our results show the role of the interface disorder on the electrical transport of conducting/insulator/conduction heterostructures, which is relevant for different applications, going from resistive switching memories (at room temperature) to Josephson junctions (at low temperatures).Fil: Navarro Fernández, Henry Luciano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Sirena, Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Gonzalez Sutter, Jesus Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Troiani, Horacio Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: del Corro, Pablo Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Granell, Pablo Nicolás. Instituto Nacional de Tecnología Industrial; ArgentinaFil: Golmar, Federico. Universidad Nacional de San Martín. Escuela de Ciencia y Tecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Haberkorn, Nestor Fabian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentin