Cátodos nanoestructurados para celdas de combustible de óxido sólido

SACANELL J.; ACUÑA, L.M.; HERNANDEZ SANCHES J.; ABDALA, P.M; FABREGAS ISMAEL OSCAR; LEYVA A.G.; D. G. LAMAS

Mar del Plata

Congreso; Cuarto Congreso Nacional - Tercer Congreso Iberoamericano Hidrógeno y Fuentes Sustentables de Energía; 2011

Las celdas de combustible son dispositivos prometedores para la generación limpia y eficiente de energía. Entre ellas, las celdas de combustible de óxido sólido (SOFCs) presentan la ventaja de permitir el uso de distintos combustibles, como hidrógeno e hidrocarburos. Es esperable que el uso de nanomateriales en este tipo de dispositivos, cuya performance está limitada por la reactividad de gases en los electrodos, mejore notablemente sus propiedades, dada su alta relación área/volumen. Sin embargo, esto estuvo limitado hasta el momento por la alta temperatura de operación de las SOFC. El uso de nanomateriales en SOFCs de temperatura intermedia (IT-SOFCs), que operan entre 500 y 700°C, merece un estudio más detallado. En este trabajo estudiamos las propiedades electroquímicas de cátodos nanoestructurados, preparados con nanopolvos de La0,6Sr0,4CoO3 (LSC) y nanotubos de LSC y La0,8Sr0,2MnO3 (LSM). En el caso de los nanotubos, observamos que tanto los cátodos de LSC como de LSM presentan una resistencia de polarización menor o comparable a la de los cátodos microestructurados. En el caso del LSC, encontramos que el diámetro óptimo de nanotubos es el más bajo posible (~200 nm). Además, observamos mejores resultados en los cátodos en los que las partículas que forman los nanotubos son de menor tamaño. En el LSM, observamos un importante cambio en las propiedades electroquímicas al pasar de una micro a una nanoestructura, relacionado con el acceso optimizado del oxígeno en este tipo de estructuras. El comportamiento electroquímico de los nanopolvos fue similar al observado para los nanotubos de LSC, lo cual es inesperado considerando que los materiales en volumen tienen diferencias muy importantes en sus propiedades eléctricas (el LSM es un conductor electrónico mientras que el LSC es un conductor mixto). Nuestros resultados muestran que la reacción de reducción de oxígeno está dominada por la difusión de iones O2- en todos los casos y que los cátodos formados por partículas de menor tamaño presentan mejores propiedades, indicando que la difusión de O2- mejora en los sistemas nanoestructurados.