Revisitando el proceso de tape casting y los nuevos desafíos que enfrentamos para el procesamiento de celdas SOFC.

ALEJANDRA MONTENEGRO HERNÁNDEZ; SOFIA CUELLO; LILIANA MOGNI; LAURA BAQUE

BARILOCHE

Encuentro; REUNIÓN ANUAL DEL INSTITUTO DE NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGÍA; 2021

INN -CNEA

Las pilas de óxido sólido (SOFC) son dispositivos que convierten energía química en eléctrica con alta eficiencia o producen combustibles (H2, CO, CH4) por electrólisis de H2O o CO2. Algunas ventajas de las SOFC en comparación con otros dispositivos de generación eléctrica son que: poseen alta eficiencia teórica, son flexibles para operar con diferentes combustibles, son silenciosas, no requieren el uso de metales nobles de alto costo, generan calor de alta calidad el cual permite co-generación y son modulares permitiendo un amplio rango de aplicaciones. La manufactura de estos dispositivos requiere múltiples procesos y tratamientos a altas temperaturas. Los altos costos de fabricación y operación restringen la penetración en el mercado de esta tecnología.Con el objetivo de reducir los costos de manufactura de pilas SOFC principalmente, se analiza el método de procesamiento por Tape-casting. Esta técnica destaca por su efectividad para conformar cerámicos finos, planos y de gran área y su capacidad de controlar el espesor de cada capa. Además, es una técnica bien establecida en la industria con diferentes aplicaciones como materiales piezoeléctricos (PZT), multicapas cerámicas para capacitores, entre otras. El método se basa en preparar una pasta, la cual se extiende sobre una superficie utilizando una ?cuchilla? (o Dr. Blade) de manera de formar una lámina delgada. El ensamble y prensado de diferentes láminas (del mismo o diferentes materiales) es tratado térmicamente para eliminar componentes orgánicos y conformar la estructura cerámica sinterizada. El éxito del método depende de las características de la pasta, la composición y microestructura de los cerámicos, el conformado de la cinta, el tratamiento térmico de sinterizado, etc.Aunque los pasos mencionados se realicen por separado y posea sus propios parámetros críticos, todos ellos están íntimamente relacionados. Las características de los diferentes componentes de la pasta, tienen una influencia directa a la hora de realizar el conformado de la cinta por tape casting. Sin embargo, cada uno de esos parámetros también va a afectar la microestructura de la cinta verde, y posteriormente se va a ver reflejada en el comportamiento de contracción durante el sinterizado, determinando de esta forma los parámetros buscados en el producto final, como la porosidad, y sus propiedades mecánicas. Para poder sistematizar el proceso completo de fabricación de cintas cerámicas e identificar las variables críticas y su impacto en la calidad del producto final, realizamos este trabajo de revisión de la extensa blibliografía existente sobre la temática.