Síntesis, caracterización y comportamiento electrocatalítico de cátodos La0.4Sr0.6Co0.8Fe0.2O3-d nanoestruturados para celdas IT-SOFC

CORINA M. CHANQUÍA; EBRI GEORGE; LILIANA MOGNI; HORACIO TROIANI; ALBERTO CANEIRO

Córdoba

Congreso; 5to. Congreso Nacional - 4to. Congreso Iberoamericano HIDRÓGENO Y FUENTES SUSTENTABLES DE ENERGÍA; 2013

UNC-UTN-CNEA

Uno de los principales desafíos actuales en el campo de las celdas combustibles de óxido sólido (SOFC) es reducir su temperatura de operación a valores cercanos a los 500 ºC. En la búsqueda de nuevos materiales de cátodo, aparece el óxido tipo perovskita La0.4Sr0.6Co0.8Fe0.2O3-d (LSCF). Este material es un conductor mixto, es decir conduce por iones O2- y electrones, lo cual extiende la reacción catódica a toda la superficie expuesta del electrodo. Por esto, es de gran interés sintetizar nanomateriales porosos, de manera de mejorar la actividad catalítica de los electrodos maximizando la relación superficie/volumen. El presente trabajo presenta la síntesis de nanopolvos LSCF de alta pureza mediante combustión empleando glicina como agente acomplejante y combustible, y nitrato de amonio como disparador. Tres variables de síntesis fueron evaluadas: relación molar combustible/oxidante, contenido de nitrato de amonio en el gel inicial, y temperatura de calcinación del nanopolvo. Una detallada caracterización estructural y morfológica de los nanopolvos LSCF fue realizada mediante difracción de rayos X, fisisorción de N2 y microscopía electrónica de barrido y de transmisión. Se determinó que la condición óptima de síntesis es empleando una relación molar glicina/nitratos = 2.2, con el agregado adicional de 1 g de NH4NO3 en el gel de síntesis inicial. Un tratamiento térmico posterior a 800 ºC en aire fue necesario para obtener el nanopolvo LSCF puro. Dicho material consiste en nanocristalitas fuertemente aglomeradas formando una estructura tipo esponja con meso y macroporosidad, presentando un tamaño de cristalita de 50 nm, y un área superficial específica de 10 m2/g. Empleando la técnica spin-coating, films de estos nanopolvos LSCF fueron depositados sobre ambas caras de una pastilla densa La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3-d, empleada como electrolito. A partir de medidas de espectroscopía de impedancia electroquímica, bajos valores de resistencia de polarización de electrodo fueron obtenidos.