Correlación entre las propiedades de transporte, cristalográficas y electrónicas de nano-Ce0.9Gd0.1O1.95 en condiciones de operación como electrolito de celda de combustible

NAPOLITANO, FEDERICO R.; RODRÍGUEZ DIEZ, MANUEL GONZÁLEZ; ARCE, MAURICIO D.; BAQUÉ, LAURA; MANSILLA, Y.; GIEBELER, LARS; GECK, JOCHEN; FIGUEROA, SANTIAGO J. A.; SERQUIS, ADRIANA

San Carlos de Bariloche

Congreso; XV Reunión Anual de la AACr; 2019

Asociación Argentina de Cristalografía

El óxido de cerio dopado con gadolinio (CGO) es uno de los compuestos másutilizados como electrolito de celda de combustible de óxido sólido,particularmente en el rango de temperaturas intermedias de funcionamiento(500-800°C).En una celda de combustible de óxido sólido (SOFC), la función delelectrolito es actuar como membrana de transporte de carga eléctrica pormedio de iones oxígeno desde el cátodo al ánodo de la celda a la vez debloquear la conducción por electrones (que produciría una importantedisminución en la eficiencia de la celda) y actuar como barrera física entre dosentornos completamente distintos: ambiente oxidante del lado del cátodo yfuertemente reductor del lado del ánodo. Estos requerimientos producen que elmaterial de electrolito deba no solo satisfacer las propiedades de transporteeléctrico necesarias para ser eficiente en esta aplicación sino que debe serestable bajo condiciones de operación extremas y muy disímiles.El óxido de cerio dopado con gadolinio (CGO) es uno de los compuestos másutilizados como electrolito. En nuestro grupo se ha explorado la posibilidad deobtener electrolitos de CGO con diferentes tamaños de grano desde unos pocosnm hasta micrones, lo cual podría incrementar la conductividad. Si bien esconocido que a altas temperaturas se convierte en conductor mixto (iónico yelectrónico) en atmósferas reductoras, limitando su implementación al rangode las temperaturas intermedias (400-600°C), el origen de esta transición esobjeto de discusión desde hace varios años haciendo necesario explorar surelación con el tamaño de grano.En este trabajo se propone estudiar la correlación entre la conductividad total y la iónica con la estructura electrónica (a través del estado de oxidación del Ce) y la estructura cristalina en muestras con diferentes tamaños de grano, bajodiferentes condiciones de atmósferas (Aire sintético, H2 diluido, y CH4 diluido)y temperatura (20 ? 800°C) con datos obtenidos en experimentos quecomprendían mediciones in-situ de XRD/XAS simultáneas con transporteeléctrico.