PREPARACIÓN Y PROPIEDADES ELÉCTRICAS DE ELECTROLITOS CERÁMICOS DE CIRCONIA ESTABILIZADA CON ESCANDIA (ScSZ) CODOPADA CON SAMARIA

VANESA C. CONTINI; GUSTAVO SUAREZ; MELINA A. CARRIZO; ANA L. LARRALDE; CARLOS A. LÓPEZ; DIEGO G. LAMAS

Mar del Plata

Congreso; XX Congreso Internacional de Materiales: SAM-CONAMET 2022; 2022

Asociación Argentina de Materiales

Los cerámicos de circonia (ZrO2) dopados con escandia (Sc2O3) con contenidos entre 9 y 11 %molar tienen excelentes propiedades de transporte iónico a alta temperatura cuando presentan el polimorfo de estructura cúbica tipo fluorita típico de los sistemas basados en circonia de interés para electrolito de celdas de combustible de óxido sólido (SOFCs) y electrolizadores de óxido sólido (SOECs). Sin embargo, la fase cúbica no es estable en todo el rango de temperaturas, ya que por debajo de 550°C transforma una fase romboédrica conocida como fase beta, de muy pobres propiedades eléctricas. Además, el cambio de volumen que se produce al transformar de fase en calentamiento o enfriamiento produce la degradación del material.Para estabilizar la fase cúbica de interés, la estrategia habitual es introducir un óxido adicional (codopante), siendo CeO2 o Y2O3 los más utilizados. Otra opción, que también fue explorada por nuestro grupo de investigación, es reducir el tamaño de grano.En este trabajo se evaluaron cerámicos de ZrO2-10 %molar Sc2O3-1 %molar Sm2O3, ya que en la literatura hay muy escasos estudios sobre el efecto de la incorporación de samaria (Sm2O3) como codopante. También se prepararon materiales sin dicho codopante, a efectos de comparación. Los materiales se prepararon a partir de los óxidos simples mediante reacción de estado sólido con activación mecanoquímica, ya que los efectos mecánicos de la molienda, como la reducción del tamaño de partícula, la activación de la superficie y la mezcla de los óxidos, dan como resultado materiales muy activos con alta energía superficial y una disminución de la temperatura de reacción. Se estudiaron distintos tiempos de molienda, entre 0 y 60 minutos, y distintastemperaturas de sinterizado, entre 1100°C y 1500°C. Los cerámicos obtenidos fueron caracterizados por difracción de rayos X de polvos (XPD), microscopía electrónica de barrido (SEM), medidas de densidad, dureza Vickers y espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS).