Preparación y Caracterización de cátodos de alto rendimiento para IT-SOFC

LAURA BAQUÉ; ANALÍA SOLDATI; HORACIO TROIANI; CARLOS COTARO; ANJA SCHREIBER; LILIANA MOGNI; ALBERTO CANEIRO; ADRIANA SERQUIS

Mar del Plata

Congreso; 4to Congreso Nacional y 3er Congreso Iberoamericano sobre Hidrógeno y Fuentes de Energía Sustentable; 2011

Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable - Comisión Nacional de Energía Atómica

El uso de nuevos electrolitos como Ce1-xGdxO2-d permitió desarrollar las celdas de combustible de temperatura intermedia (IT-SOFC) disminuyendo su costo y alargando su vida útil respecto de las celdas convencionales. Sin embargo, en el rango de temperatura de operación de las IT-SOFC (500 – 700ºC), el sobrepotencial catódico es apreciable. Las estrategias comúnmente utilizadas para reducir este potencial consiten en el desarrollo de nuevas composiciones y en la optimización de la nanoestructura.En este trabajo, se presentarán los resultados del estudio de la influencia de la nano/microestructura en el rendimiento de cátodos nanoestructurados para IT-SOFC. Se fabricaron cátodos de La0.4Sr0.6Co0.8Fe0.2O3-d a partir de tres métodos distintos: Acetatos, HMTA y Spray Pyrolysis. Las características nano/microestructurales de estos cátodos fueron investigadas por difracción de Rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM, 3D FIB-SEM) y de transmisión (TEM) y espectrocopía dispersiva en energía (EDS). También se investigó la estabilidad de fases de estos materiales mediante experimentos ex-situ y in-situ de XRD y de neutrones y observaciones de TEM realizados en atmósferas con reductoras y oxidantes en función de la temperatura. Las propiedades electroquímicas de los cátodos fueron investigadas mediante espectroscopia de impedancia en función de la temperatura, la presión parcial de oxígeno y el gas portador. Por otro lado, se estudió la evolución de la resistencia de polarización de los cátodos en un período continuo de medición de 1000 horas a 500ºC en aire. Los resultados obtenidos indican que todos ellos presentan una alta actividad catalítica para la reacción de reducción de oxígeno debido a su óptima nano/microestructura, siendo muy promisorios para su aplicación práctica en las IT-SOFCs. Además, el exhaustivo estudio realizado permitió obtener una caracterización profunda de su nano/microestructura como así también identificar los mecanismos limitantes de la reacción de reducción de oxígeno y entender el origen de su alto rendimiento.