Avances en el estudio de la fase Pr4Ni3O10±δ como material de cátodo de celdas SOFC

ALEJANDRA MONTENEGRO HERNÁNDEZ; ERNESTO TAGARELLI; VEGA-CASTILLO, JESÚS EDUARDO

BARILOCHE

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

INN -CNEA

La fase Pr4Ni3O10- (3-PNO) perteneciente a la familia de compuestos de Ruddlesden-Poper es actualmenteobjeto de estudio debido a que presenta propiedades físicas y químicas muy prometedoras para desempeñarsecon alta eficiencia como material de cátodo en celdas SOFC [1]. Los procesos de electrodo tienen unamarcada dependencia con la temperatura y el objetivo principal es obtener materiales con una adecuadarespuesta electroquímica a temperaturas de operación más bajas que las de las celdas actuales. Además, aloperar a alta temperatura los materiales que conforman una SOFC tienden a degradarse, por lo que esnecesario caracterizar la estabilidad de los potenciales materiales de electrodo en condiciones de operaciónprolongadas. También es de gran importancia estudiar la compatibilidad química entre electrodo-electrolito, lainfluencia de impurezas en el material y la posible mejora en la interfaz de contacto, en la respuestaelectroquímica de las celdas. La presencia de impurezas de PrOx en las muestras podría afectar de maneranegativa el comportamiento a largo plazo debido a la reactividad de este compuesto con los materiales deelectrolito. Diferentes autores mencionan la presencia de estas impurezas en sus compuestos, sin embargo noevalúan el efecto en las propiedades de los materiales a largo plazo [1][2]. El ajuste en temperatura,atmosfera y tiempo nos ha permitido obtener la muestra pura utilizando dos métodos de síntesis diferentes quearrojan microestructuras muy distintas. Los resultados de los refinamientos Rietveld realizados sobre patronesde difracción de rayos X de laboratorio permiten concluir que la fase posee una estructura ortorrómbica consimetría Fmmm, sin embargo recientes estudios efectuados con difracción de neutrones por C. Y. Tsai et. al.muestran que la fase posee estructura monoclínica con simetría P21/a. [3] Entre los numerosos estudiosrealizados se presentan aquellos relacionados a la caracterización electroquímica mediante espectroscopia deimpedancia electroquímica (EIS) comparando la respuesta observada en celdas obtenidas con la misma fasepero diferente microestructura y diferente composición de impurezas.Por último el estudio mediante EIS de la interface electrodo-electrolito y espesor del electrodo han permitidodeterminar las condiciones óptimas de operación de la celda y su influencia en la evolución temporal de surespuesta electroquímica.