ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES DE ALTA TEMPERATURA DE LA MEMBRANA BICAPA BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ/BaCe0.8Pr0.2YO3-δ (BCZY/BCP)

BASBUS J.F.; ARCE M.D.; QING S; CANEIRO A.; WANG H; MOGNI L.V

Congreso; XVII Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados ?NANO 2017; 2017

Los ceratos y zirconatos de bario BaCeO3 y BaZrO3,así como sus derivados, son óxidos con la capacidad de conducir iones H+en su estructura. Esta característica los convierte en potenciales candidatoscomo electrolitos en celdas de combustible de óxido solido (PC-SOFC) y/o comomembranas de separación de H2, operando entre 400 y 800 °C. Unestudio reciente mostro que dentro de la serie BaCe1-xPrxO3−δ,el BaCe0.8Pr0.2O3−δ (BCP) presenta algunasventajas tales como baja porosidad, tamaño de grano micrométrico, mayorresistencia mecánica, buena tolerancia en atmosferas oxidantes y reductoras, ymayor tolerancia al CO2. Sin embargo, el estudio de las propiedadesde transporte de BCP indican que este compuesto presentaría conductividad mixta(por huecos y vacancias de oxígeno) en aire sintético húmedo y conductividad protónicaen hidrógeno diluido húmedo, entre 100 y 600 °C [1].Por otro lado, la perovskita BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ(BCZY) posee una alta conductividad protónica de bulk y una excelentetolerancia al CO2. BCZY presenta una elevada resistencia de borde degrano, alta temperatura de sinterizado (1500-1700 °C) e indica cambios decomportamiento en las propiedades de alta temperatura asociadas a laincorporación/pérdida de H intersticial [2]. Existen estrategias para potenciar los materiales combinándolos demanera de aprovechar sus propiedades. Por ejemplo, Chang et al. depositaron porPLD una pequeña capa de BaZrO3 dopado con Y como electrolitosoportado para minimizar la contribución de borde de grano [3].  Guo et al. utilizaron BaZr0.4Ce0.4Y0.2O3−δcomo una fina capa protectora de CO2 en el sistema bi-capa BaZr0.4Ce0.4Y0.2O3−δ/BaCe0.8Y0.2O3−δ[4]. En este caso, una pequeña capa de BCZY depositada sobre BCPcumpliría una doble función, es decir mejoraría la tolerancia al CO2y actuaría como un electrodo bloqueante a la conducción electrónica. En este trabajo se propone realizar un estudio de las propiedades detransporte del material bicapa BCZY/BCP. Para ello, se depositó una pequeñacapa de BCZY sobre BCP por PLD. A partir de GAXRD y SEM, se determinó que elespesor del film de BCZY es de 550(20) nm. Mediante EIS se caracterizaron las propiedades electroquímicas delmaterial, donde el sustrato de BCP dominaría los mecanismos de transporte enaire sintético e hidrogeno diluido húmedo. El film de BCZY bloquearía laconducción electrónica de BCP en aire húmedo. A T > 400 °C en hidrógenodiluido, los diferentes TECs de BCP y BCZY podrían provocar la degradaciónmecánica y el desprendimiento del film de BCZY, lo que limitaría su rango detemperatura de aplicación a 400-600 °C. Referencias: [1] J.F. Basbus, M.D. Arce, F. Prado, L.Suescun, A. Caneiro, L. V. Mogni, J.Electrochem. Soc. 163 (2016)F516?F522[2] J.F. Basbus, M.D. Arce, F.D. Prado, A.Caneiro, L.V. Mogni, J. Power Sources.329 (2016) 262?267[3] I. Chang, P. Heo, S.W. Cha, Thin Solid Films. 534 (2013) 286?290[4] Y. Guo, R. Ran, Z. Shao, Int. J. Hydrogen Energy. 35 (2010) 10513?10521.