Estructura cristalina y reducibilidad de la perovskita SrCo(1-x)MoxO3-d para aplicaciones en celdas de combustible de óxido sólido de temperatura intermedia, IT-SOFCs

LARRONDO S. A.; LAMAS D. G.; OROZCO GIL S.

Buenos Aires

Jornada; II Jornadas UNIDEF; 2020

UNIDEF (CONICET - MINDEF)

Las celdas de combustible de óxido sólido (SOFCs) son dispositivos electroquímicos derendimiento elevado para la producción de energía eléctrica, con bajo impacto ambiental yflexibilidad en la elección del combustible para su funcionamiento. La SOFCs convencionalesoperan en alta temperatura (900 °C - 1000 °C), sin embargo, se está realizando un gran esfuerzopara reducir la temperatura de operación sin disminuir el rendimiento de la celda, lo cualrepresentaría una fuerte disminución en los costos de fabricación y en la degradación de lamisma. En ese sentido, se están investigando las IT-SOFCs, que operan entre 500 °C y 800 °C.Consecuentemente, se están estudiando materiales con propiedades de conducción mixta,iónica-electrónica, como material de electrodo, que favorezcan la implementación de dichatecnología. Este es el caso de la perovskita SrCo (1-x) Mo x O 3-δ , la cual ha demostrado que endiferentes concentraciones de Co y Mo, puede llegar a ser un óxido prometedor como ánodo ycátodo en las IT-SOFCs.La perovskita SrCo (1-x) Mo x O 3-δ es un óxido no estequiométrico con características muyinteresantes desde el punto de vista electroquímico y de transporte iónico y electrónico. Se hanrealizado varias investigaciones en las cuales se destaca a este compuesto como un buencandidato para aplicaciones relacionadas con la producción de energía eléctrica, yparticularmente, como material de electrodo en IT-SOFCs.Por este motivo, en el presente trabajo se hace la síntesis del sistema SrCo 1-x Mo x O 3-δ (0 X  1) a partir del método de gelificación combustión glicina nitrato por una ruta de síntesis noestequiométrica con exceso de combustible. Los polvos obtenidos fueron sometidos atratamientos térmicos de 600 o C durante 10 horas y 1100 o C durante 12 horas en aire. Lacaracterización de los materiales se hizo a partir de las técnicas de difracción de rayos X (DRX)y reducción a temperatura programada (RTP), a partir de las cuales se pudo identificar laevolución de la estructura cristalina del sistema con el cambio de concentración en el sitio B dela perovskita, tanto en aire como en atmósfera reductora. Las muestras calcinadas en aireestabilizaron principalmente tres fases tetragonales a temperatura ambiente en todo el rango decomposiciones. Para altas concentraciones de Co se observó la estructura con grupo espacialP4/mmm, caracterizada por sus propiedades de conducción mixta en atmósfera oxidante.Seguidamente, la muestra del medio, es decir, con relación 50:50 de Co:Mo, estabilizóprincipalmente la fase tetragonal I4/m, y finalmente, las de mayor concentración de Mo,obtuvieron una estructura conocida como scheelita, con grupo espacial I4 1 /a. Entre las muestrasreducidas, se pudo destacar un sólido con fase cúbica (Pm-3m) para X=0,95, el cual ha resultadoser prometedor como material de ánodo. Adicionalmente, a partir del RTP se pudo identificar lareducción de especies como el Co 3+ , Co 2+ y Mo 6+ , lo cual conduce a la producción de vacanciasde oxígeno, haciendo de este sistema una alternativa viable para la fabricación de electrodos enlas IT-SOFCs.