DETERMINACIÓN DE LA ESTRUCTURA CRISTALINA DE LA SERIE La0.4Sr0.6(Ti,Co)O3 Y SU ESTUDIO IN-SITU SIMULANDO CONDICIONES DE OPERACIÓN COMO ELECTRODO DE CELDA DE COMBUSTIBLE SIMÉTRICA

NAPOLITANO, FEDERICO; SOLDATI, ANALIA L.; LAMAS, DIEGO; SERQUIS, ADRIANA C.

Mar del Plata

Conferencia; AACr 2014; 2014

Asociación Argentina de Cristalografía

Recientemente el interés sobre los óxidos basados en el titanato de lantano estroncio (LST) se ha incrementado notablemente, no solamente en investigación básica [1] sino también debido a su potencial aplicación en dispositivos tecnológicos. Debido a la estabilidad de estos compuestos en altas temperaturas, aún sometidos a atmósferas reductoras, lo hacen un candidato ideal para ser utilizado como material de ánodo de celda de combustible de óxido sólido (SOFC) [2]. Una configuración particular de estas celdas implica el uso del mismo compuesto como material de ánodo y cátodo en las denominadas SOFC simétricas (S-SOFC), introduciendo ventajas operativas a costa de mayores requerimientos sobre el material de electrodo, siendo una posible estrategia para obtenerlo buscar la solución sólida de materiales de ánodo y de cátodo [3]. En este sentido y dado que el (La,Sr)CoO3 (LSC) es un excelente material de cátodo [4], en este trabajo se propone el estudio de la familia de compuestos La0.4Sr0.6(Ti,Co)O3 para su evaluación como electrodo de S-SOFC.A pesar de que los titanatos y las cobaltitas han sido ampliamente estudiadas, previo a este trabajo era notable la falta de información referente a la solución sólida LST-LSC. En este trabajo se presenta la caracterización estructural de la familia de compuestos La0.4Sr0.6Ti1-yCoyO3 con 0 ≤ y ≤ 1 (LSTC) a través del refinamiento por el método de Rietveld utilizando modos de simetría, de datos de difracción de rayos X con luz sincrotrón a temperatura ambiente, complementadas con difracción de neutrones en composiciones particulares. Se determinó que los LSTC adoptan una estructura perovskita cúbica Pm-3m para y = 0, y pseudocúbica R-3c para y > 0. Se encontró que esta distorsión romboédrica se encuentra mediada por un único modo de simetría R5- que produce la rotación rígida del octaedro deoxígenos, encontrándose un máximo en la distorsión para la muestra con y = 0.3.Para complementar la información provista por las técnicas de difracción, promediada en el volumen de la muestra, se estudió el orden local alrededor de los metales de transición por medio de espectroscopia de absorción de rayos X extendida en energía (EXAFS), donde en general se corroboró el modelo estructural obtenido por difracción con la excepción de la muestra y = 0.3 donde se encontró evidencias de una distorsión tipo Jahn-Teller en el entorno del cobalto.En vista de la aplicación en dispositivo de alta temperatura, se realizó el estudio in-situ de laestabilidad de fase entre 20 y 750 °C, tanto en atmósfera oxidante como en reductora. Se encontró que todas las muestras presentan una transformación de fase reversible de segundo orden R-3c a Pm-3m (en ambas atmósferas) mediada por un único modo de simetría (R5-), con temperatura de transformación dependiente del grado de distorsión romboédrica inicial.Como resultado de este estudio, 11 de estas nuevas estructuras fueron aceptadas para su inclusión en la base de datos del ICDD.