Tesis (Magister en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de
Ciencias Químicas, 2019La perovskita cúbica de alta temperatura SrCoO3 es un material prometedor como cátodo constituyente de celdas de combustible de óxido sólido (SOFC), debido a su alta conductividad eléctrica y flujo de permeación de oxígeno. Tradicionalmente, las SOFCs operan por encima de los 1000 ºC, pero estas elevadas temperaturas pueden causar problemas, como la sinterización de los materiales o reacciones interfaciales entre los electrodos y el electrolito. Para evitarlo, es deseable operar las celdas en un intervalo de temperatura intermedia entre 550 y 850 ºC, conformando así las llamadas celdas de combustible de óxido sólido de temperatura intermedia (IT-SOFCs). Sin embargo, la disminución de la temperatura de operación conduce a una significativa caída en el potencial de celda. Además, la perovskita SrCoO3 no es estable por debajo de 900 ºC, lo que provoca una transición de la fase cúbica-3C a la fase hexagonal-2H, esta última de naturaleza aislante. Para evitar esta transición, se busca sustituir parte del sitio de cobalto por iones de alto estado de oxidación. La introducción de hasta un 5% de átomos dopantes en las posiciones de Co evita completamente la estabilización de la fase hexagonal, lo que constituye una de las principales mejoras requeridas para la comercialización de IT-SOFCs, razón que motiva el desarrollo de nuevos conductores mixtos iónico-electrónicos (MIECs) por tener mayor rendimiento.
Por otra parte, los materiales nanoestructurados exhiben llamativas propiedades superlativas respecto de las que poseen los materiales masivos. Además, cuando los nanomateriales se organizan en arreglos regulares, se agregan efectos de proximidad y ordenamiento, por lo que las propiedades macroscópicas se vuelven sensibles a la configuración geométrica del conjunto.
Ambas razones condujeron a plantear el objetivo central de este trabajo: diseñar, sintetizar y caracterizar el óxido mixto con estructura tipo perovskita (SrCo0,95V0,05O3), embebido en membranas de alúmina porosa (MAPs).
En una primera etapa, se sintetizaron MAPs mediante el método de anodizado doble de aluminio de alta pureza, presentando poros con un alto grado de ordenamiento. Posteriormente, fueron inmersas en soluciones precursoras conteniendo los cationes de interés, mediante el método de “mojado de poros”, y gelificadas a través del método de descomposición de citratos o tartratos. De esta manera, pudo sintetizarse el óxido mixto SrCo0,95V0,05O3, al cual se le realizó la caracterización estructural mediante análisis Rietveld de los patrones de DRX, morfológica mediante FE-SEM, elemental por medio de EDS y espectroscópica, empleando FT-IR.202
