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http://cimav.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1004/44| Síntesis de Nuevos Materiales Tipo Perovskita con Potencial Aplicación en Celdas de Combustible de Oxido Sólido, SOFC | |
| JOSE JUAN ALVARADO FLORES | |
| ARMANDO REYES ROJAS MARIA ILYA ESPITIA CABRERA | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| El objetivo principal de este trabajo de investigación ha consistido en el
estudio de materiales con estructura tipo perovskita de dos ánodos y un cátodo,
especialmente en lo relacionado con la síntesis y caracterización de los mismos,
para su potencial aplicación en celdas de combustible de óxido sólido (SOFC).
Para obtener materiales complejos nanométricos de alta pureza y formación de las
fases a menor temperatura, los cerámicos se prepararon por el método sol-gel. Se
ha utilizando alcohol polivinílico como precursor orgánico para optimizar la
porosidad en cada electrodo. En general, en cada cerámico, se realizó la
caracterización eléctrica; así como un análisis estructural a través de microscopía
electrónica, difracción de rayos X, además de un análisis cristalográfico por el
método Rietveld y la obtención del coeficiente de expansión térmica. Respecto al
ánodo La0.7Sr0.3Cr0.4Mn0.6O3-δ-Ni; se ha confirmado la ruptura de simetría lo cual
puede ser producido debido a la introducción de cationes Ni+2. Este análisis
sugiere que los contenidos de Ni son directamente proporcionales al volumen de
la celda de la estructura tetragonal de La0.7Sr0.3Cr0.4Mn0.6NiO3.95 e inversamente
proporcional al volumen de la celda de la estructura cúbica del Ni después de la
reducción a 1050°C. La variación de la conductivida d eléctrica revela la presencia
de dos tipos de comportamiento en las muestras reducidas a 1050°C. En primer
lugar, a una baja concentración de Ni (25%), la resistividad disminuye cuando se
incrementa la temperatura; lo cual es contrario para concentraciones más altas de
Ni por arriba de 25% donde la resistividad incrementa. Para el caso del ánodo
La0.7Sr0.3Cr0.4Mn0.6O3-δ – XCu0.75Ni0.25, las nanopartículas de CuO y NiO se
transformaron en una nueva solución sólida LSCM- Cu0.75Ni0.25 intermetálica con
ausencia de alguna fase secundaria después de la sinterización a 1200°C y la
reducción a 600°C. La conductividad eléctrica indic a la presencia de
comportamientos tipo semiconductor y metálico. Cuando la concentración de
Cu0.75Ni0.25 fue de 25% y 35%, el comportamiento que dominó fue del tipo
semiconductor. Los resultados con TEC, mostraron una dependencia lineal
inversamente proporcional a la concentración de Cu0.75Ni0.25. Por lo tanto, los
ánodos entre 25 y 35% (Cu0.75Ni0.25) tienen la mayor posibilidad para aplicarse en
las celdas tipo SOFC. Por otro lado, ha sido desarrollado un cátodo BaSrCoFe1-
xNixO5.5. . Los cátodos presentan cierta porosidad y una misma morfología después de sinterizarlos a 1200°C con tamaño promedio de pa rtícula de 1µm. El estudio de difracción de rayos X permitió visualizar la correcta formación de la fase perovskita, observándose un corrimiento del pico principal hacia ángulos mayores debido a la cantidad de Ni utilizada. Por otro lado, las propiedades eléctricas mostraron baja conductividad comparada con otras investigaciones. The main objective of this research has involved the study of materials with perovskite structure of two anodes and a cathode, especially as it relates to the synthesis and characterization of them, for their potential application in solid oxide fuel cells (SOFC). For obtain nanometrics complex materials of high purity and formation of the phases at lower temperatures, the ceramics were prepared by the sol-gel method. Polyvinyl alcohol is used as organic precursor to optimize the porosity at each electrode. Generally, each ceramic electrical characterization was carried out as well as structural analysis by electron microscopy, X-ray diffraction, and a crystallographic analysis by the Rietveld method and obtaining the coefficient of thermal expansion. Respect to the anode La0.7Sr0.3Cr0.4Mn0.6O3-δ-Ni; has confirmed the broken symmetry which can be produced due to the introduction of cations Ni+2. This analysis suggests that the Ni content is directly proportional to the volume of the cell of tetragonal structure La0.7Sr0.3Cr0.4Mn0.6NiO3.95 and inversely proportional to cell volume of the cubic structure of Ni after reduction at 1050 ° C. The variation of electrical conductivity reveals the presence of two types of behavior in the reduced samples at 1050°C. First , at a low concentration of Ni (25%), the resistivity decreases as temperature increases, which is contrary to higher concentrations of Ni above 25% where the resistivity increases. In the case of anode La0.7Sr0.3Cr0.4Mn0.6O3-δ – XCu0.75Ni0.25, nanoparticles of CuO and NiO were transformed into a new solid solution LSCM-Cu0.75Ni0.25 intermetallic phase with the absence of any secondary after sintering at 1200°C and reduction to 600°C. The electrical conductivity behavior indicat es the presence of type semiconductor and metallic. When the concentration of Cu0.75Ni0.25 was 25% and 35%, the behavior was the type that dominated semiconductor. The results with TEC showed a linear dependence inversely proportional to the concentration of Cu0.75Ni0.25. Therefore, the anodes 25 to 35% (Cu0.75Ni0.25) are most likely to be applied on the type SOFC cell. On the other hand, has developed a cathode BaSrCoFe1-xNixO5.5. The cathodes have a certain porosity and morphology after sintering it at 1200°C with average particle size o f 1 micron. The study of X-ray diffraction allowed visualization of the correct formation of the perovskite phase, showing a main peak shift towards higher angles due to the amount of Ni is used. Furthermore, the electrical conductivity showed low compared with other investigations. | |
| 2012-08 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| QUÍMICA FÍSICA | |
| Aparece en las colecciones: | Doctorado en Ciencia de Materiales |
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