Estudio cristalogáfico y electroquímico del conductor protónico BaCe0.4 Zr0.4Y0.2O3-d en condiciones in-operando

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

Buenos Aires

Congreso; 43 Reunión anual de la asociación Argentina de Tecnología Nuclar; 2016

Asociación Argentina de Tecnología Nuclar

El comportamiento de materiales en condiciones extremas como por ejemplo alta temperatura,atmosferas reductoras, alta presión, polarización eléctrica, etc. puede ser muy diferente al delmismo material en condiciones ambientales. El desarrollo de dispositivos tecnológicos quetrabajan bajo estas condiciones extremas requiere poder estudiar el comportameinto de losmateriales en las mismas condiciones de operación. Las celdas de combustible de óxido sólido(SOFC) son un claro ejemplo ya que operan a alta temperatura convirtiendo energía química eneléctrica a partir de la oxidación de combustibles. Con el objetivo de estudiar los materiales paraSOFC dentro de una celda de combustible de óxido sólido (SOFC) en funcionamiento o simulandosu funcionamiento (experimentos in-operando) se ha diseñado y construido íntegramente en elCentro Atómico Bariloche una celda de medicion dispotivo (CM-inOp) que permite estudiar laspropiedades cristalográficas y electroquímicas de un material simultáneamente. Este dispositivopuede ser acoplado tanto a un difractómetro de rayos X de laboratorio (Panalytical Empyrean)equipado con cámara Anton Paar como a una línea de difracción de polvos de la en una fuente deluz sincrotrón, (Laboratorio Nacional de Luz Sincrotron, LNLS). En este trabajo se presenta un casode estudio validando el funcionamiento de esta CM-inOp, así como a un difractómetro de rayos Xde laboratorio (Panalytical Empyrean). En el presente trabajo se estudió el compuestoBaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ (BCZY), material con potencial uso como electrolito en SOFC conconducción protónica. Se pudo correlacionar cambios observados en el comportamientoelectroquímico y en su estructura cristalina, a través de la caracterización simultánea porespectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) y difracción de rayos X (XRD), respectivamente.Para ello se realizaron mediciones en función de la temperatura y de la atmósfera utilizando laCM-in-Op. Se pudo determinar la evolución del parámetro de red (a) y de la conductividad de bulk(σ bulk) de un pellet de BCZY con la temperatura en aire sintético húmedo. A temperaturascercanas a los 500 °C ocurre una discontinuidad tanto en el parámetro de red como en laconductividad de bulk. Este comportamiento está asociado a la pérdida de H estructural, lo queimplica una disminución en el parámetro de red (contracción de la red cristalina) y a su vez unareducción en la conductividad iónica por pérdida de portadores de carga protónicos