ESTUDIO CRISTALOGRAFICO Y ELECTROQUIMICO DEL CONDUCTOR PROTONICO BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ EN CONDICIONES IN-OPERANDO

BASBUS J.F.; ARCE M.D.; SALETA M.; SOLDATI A.; CANEIRO A.; SERQUIS A,; MOGNI L.V; NAPOLITANO F.

Conferencia; XLIII Reunion Anual de la Asociacion Argentina de Tecnologia Nuclear; 2016

Elcomportamiento de materiales en condiciones extremas, como por ejemplo altatemperatura, atmosferas reductoras/oxidantes, alta presión, polarizacióneléctrica, etc. puede ser muy diferente al del mismo material en condicionesambientales. El desarrollo de dispositivos tecnológicos que trabajan bajo estascondiciones extremas requiere poder estudiar el comportameinto de losmateriales en las mismas condiciones de operacion. Las celdas de combustible deóxido sólido (SOFC) son un claro ejemplo ya que operan a alta temperaturaconvirtiendo energía química en eléctrica a partir de la oxidación decombustibles. Con el objetivo de estudiar materiales para SOFC simulando sufuncionamiento (experimentos in-operando) se ha diseñado y construido una celdade medicion (CM-inOp) que permite estudiar las propiedades cristalográficas yelectroquímicas de un material simultáneamente. Este dispositivo puede seracoplado tanto a un difractómetro de rayos X de laboratorio (PanalyticalEmpyrean ) como a una línea de difracción de polvos de la fuente de luz sincrotrón(Laboratorio Nacional de Luz Sincrotron, LNLS) equipados con cámaras de altatemperatura (Anton Paar). En este trabajo se presenta un caso de estudiovalidando el funcionamiento de esta CM-inOp.Se estudió el compuesto BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ(BCZY), material con potencial uso como electrolito en SOFC con conducciónprotónica. Se pudo correlacionar cambios observados en el comportamientoelectroquímico y en su estructura cristalina, a través de la caracterizaciónsimultánea por espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) y difracciónde rayos X (XRD), respectivamente. Para ello se realizaron mediciones enfunción de la temperatura y de la atmósfera utilizando la CM-in-Op. La Figura 1muestra la evolución del parámetro de red (a) y de la conductividad de bulk (σbulk) de un pellet de BCZY con la temperatura enaire sintético húmedo. A temperaturas cercanas a los 500 °C ocurre unadiscontinuidad tanto en el parámetro de red como en la conductividad de bulk. Este comportamiento esta asociadoa la pérdida de H estructural, lo que implica una disminucion en el parámetrode red (contracción de la red cristalina) y a su vez una reducción en laconductividad iónica por pérdida de portadores de carga protónicos.