MODELADO DEL COMPORTAMIENTO ELECTROQUÍMICO DE ÁNODOS DE Ni/Ce0.9Zr0.1O2 PARA SOFCS DE TEMPERATURA INTERMEDIA

ZIMICZ, M.G.; P. NÚÑEZ; J.C. RUIZ MORALES; D.G. LAMAS; S. LARRONDO

Córdoba

Congreso; 5to. Congreso Nacional - 4to. Congreso Iberoamericano HIDRÓGENO Y FUENTES SUSTENTABLES DE ENERGÍA; 2013

IEDS - CNEA

En este trabajo se estudia el desempeño electrocatalítico de materiales compuestos de 60%NiO/Ce0.9Zr0.1O2 para ánodos de celdas de combustible de óxido sólido de temperatura intermedia. Se realizaron ensayos de Espectroscopía de Impedancia Electroquímica en atmósferas reductoras (5%H2/N2 e H2 puro), utilizando la configuración de celda simétrica (ánodo/electrolito/ánodo) con electrolitos de ceria dopada con samaria. El ánodo fue depositado mediante la técnica de película gruesa, y se optimizó la temperatura de sinterizado del ánodo (proceso en el cual se consolida su microestructura y se adhiere al electrolito), resultando de 1000°C. Mediante microscopía electrónica de barrido se observó que el ánodo retiene una alta porosidad aún después de sinterizado a dicha temperatura. Los resultados de espectroscopía de impedancia electroquímica evidenciaron que el ánodo 60%NiO/Ce0.9Zr0.1O posee excelentes valores de resistencia de polarización, en comparación con los valores reportados en literatura. Los espectros de impedancia poseen dos arcos característicos: uno de alta frecuencia y otro de baja frecuencia. Para ajustar el arco de baja frecuencia se utilizaron dos circuitos equivalentes: uno considerando un elemento Warburg y el otro considerando un elemento Gerischer. En ambos casos, para ajustar el arco de alta frecuencia se utilizó un elemento R-CPE. Con ambos modelos se obtuvieron ajustes de alta calidad, pero fueron levemente mejores utilizando el elemento Gerischer. Los parámetros de ajuste indican que la longitud de difusión es mucho menor que el espesor del ánodo. Este hecho sugiere que se podría obtener una mejor performance reduciendo el espesor del ánodo. El espectro de impedancia es dominado principalmente por el arco de baja frecuencia. Los procesos de transferencia de carga en las interfases resultaron rápidos y su contribución a la impedancia total fue evidente en los ensayos en 5%H2/N2. Los cambios en el flujo de gas influyeron principalmente en la resistencia asociada con la oxidación del H2 en la interfase H2(g)/ánodo.