Estudio de las propiedades de alta temperatura de la membrana bicapa BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-d/BaCe0.8Pr0.2YO3-d (BCZY/BCP)

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

San Carlos de Bariloche

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 conla capacidad de conducir iones H+en su estructura. Esta característica los convierte enpotenciales candidatos como electrolitos en celdas de combustible de óxido solido (PCSOFC)y/o como membranas de separación de H2, operando entre 400 y 800 °C. Un estudioreciente mostro que dentro de la serie BaCe1-xPrxO3−δ, el BaCe0.8Pr0.2O3−δ (BCP) presentaalgunas ventajas tales como baja porosidad, tamaño de grano micrométrico, mayor resistenciamecánica, buena tolerancia en atmosferas oxidantes y reductoras, y mayor tolerancia al CO2.Sin embargo, el estudio de las propiedades de transporte de BCP indican que este compuestopresentaría conductividad mixta (por huecos y vacancias de oxígeno) en aire sintético húmedoy conductividad protónica en hidrógeno diluido húmedo, entre 100 y 600 °C [1].Por otro lado, la perovskita BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ (BCZY) posee una alta conductividadprotónica de bulk y una excelente tolerancia al CO2. BCZY presenta una elevada resistenciade borde de grano, alta temperatura de sinterizado (1500-1700 °C) e indica cambios decomportamiento en las propiedades de alta temperatura asociadas a la incorporación/pérdidade H intersticial [2].Existen estrategias para potenciar los materiales combinándolos de manera de aprovechar suspropiedades. Por ejemplo, Chang et al. depositaron por PLD una pequeña capa de BaZrO3dopado con Y como electrolito soportado para minimizar la contribución de borde de grano[3]. Guo et al. utilizaron BaZr0.4Ce0.4Y0.2O3−δ como una fina capa protectora de CO2 en elsistema bi-capa BaZr0.4Ce0.4Y0.2O3−δ/BaCe0.8Y0.2O3−δ [4]. En este caso, una pequeña capa deBCZY depositada sobre BCP cumpliría una doble función, es decir mejoraría la tolerancia alCO2 y actuaría como un electrodo bloqueante a la conducción electrónica.En este trabajo se propone realizar un estudio de las propiedades de transporte del materialbicapa BCZY/BCP. Para ello, se depositó una pequeña capa de BCZY sobre BCP por PLD. Apartir de GAXRD y SEM, se determinó que el espesor del film de BCZY es de 550(20) nm.Mediante EIS se caracterizaron las propiedades electroquímicas del material, donde elsustrato de BCP dominaría los mecanismos de transporte en aire sintético e hidrogeno diluidohúmedos. El film de BCZY bloquearía la conducción electrónica de BCP en aire húmedo. AT > 400 °C en hidrógeno diluido, los diferentes TECs de BCP y BCZY podrían provocar ladegradación mecánica y el desprendimiento del film de BCZY, lo que limitaría su rango de temperatura de aplicación a 400-600 °C.