Estudios por difracción y absorción de rayos x de cobaltitas y cobaltoferritas nanoestructuradas para cátodo de celdas de combustible de óxido sólido de temperatura intermedia.

MEJÍA, AUGUSTO; ACUÑA, LEANDRO; VIGNA, MARÍA BELÉN; SACANELL, JOAQUÍN; SOLDATI, ANALIA L.; LEYVA, GABRIELA; FANTINI, MARCIA; LAMAS, DIEGO

Santa Fé

Congreso; VIII Reunión Anual de Cristalografía; 2012

Asociación Argentina de Cristalografía

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, sólo hace pocos años ha comenzado a estudiarse la posibilidad de utilizar nanomateriales en esta tecnología por la alta temperatura de operación de los dispositivos. Actualmente varios grupos de investigación están estudiando el uso de nanomateriales en SOFCs de temperatura intermedia (IT-SOFCs), que operan entre 500 y 700°C, ya que en este rango de temperaturas no se produce un crecimiento de grano apreciable. En particular, nuestros grupos de investigación están estudiando las propiedades electroquímicas de cátodos nanoestructurados preparados a partir de nanopolvos y nanotubos de La0,6Sr0,4CoO3-d (LSC) y La0,6Sr0,4Co1-xFexO3-d (LSCF), materiales que se destacan por ser conductores mixtos de excelentes propiedades electrocatalíticas para la reacción de reducción de oxígeno a temperatura intermedia, encontrando una mejora muy importante en la performance al reducir el tamaño de cristalita [1-3]. En este trabajo se estudió la estructura cristalina, el orden atómico local y los estados de oxidación del Co y del Fe en nanoestructuras de LSC y LSCF para distintas composiciones y morfologías, a fin de relacionar estas características estructurales y químicas con las propiedades electrocatalíticas. Para ello se emplearon las técnicas de difracción de rayos X de polvos (XPD) y espectroscopía de absorción de rayos X, tanto cerca del borde absorción (XANES) como extendida en energía (EXAFS). Estos estudios se realizaron en las líneas XPD, XAFS1 y XAFS2 del Laboratorio Nacional de Luz Sincrotrón (LNLS, Campinas, Brasil). En el caso de las técnicas de absorción, XANES y EXAFS, se estudiaron los bordes K del Co y del Fe. Un resultado importante obtenido en este trabajo fue la retención a temperatura ambiente de la fase cúbica en las nanoestructuras de LSC, evitando así la fase romboédrica, de pobres propiedades electroquímicas. [1] J. Sacanell, A. G. Leyva, M. G. Bellino, Diego G. Lamas, J. Power Sources, 195 (2010), 1786. [2] L. M. Acuña, J. Peña-Martínez, D. Marrero-López, R. O. Fuentes, P. Nuñez, Diego G. Lamas, J. Power Sources, 196 (2011), 9276. [3] L. M. Acuña, Tesis de Doctorado en Cs. Físicas, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires