ESTUDIO CRISTALOGRAFICO Y ELECTROQUIMICO DEL CONDUCTOR PROTONICO BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ EN CONDICIONES IN-OPERANDO

BASBUS, JUAN; ARCE, MAURICIO; SALETA, MARTÍN; SOLDATI, ANALIA L.; CANEIRO, ALBERTO; SERQUIS, ADRIANA C.; MOGNI, LILIANA V.; NAPOLITANO, FEDERICO

San Luis

Congreso; AACr 2016 - Reunión Anual de la Asociación Argentina de Cristalografía; 2016

Asociación Argentina de Cristalografía

El comportamiento de materiales en condicionesextremas, como por ejemplo alta temperatura, atmosferas reductoras/oxidantes,alta presión, polarización eléctrica, etc. puede ser muy diferente al del mismomaterial en condiciones ambientales. El desarrollo de dispositivos tecnológicosque trabajan bajo estas condiciones extremas requiere poder estudiar elcomportameinto de los materiales en las mismas condiciones de operacion. Lasceldas de combustible de óxido sólido (SOFC) son un claro ejemplo ya que operana alta temperatura convirtiendo energía química en eléctrica a partir de laoxidación de combustibles. Con el objetivo de estudiar materiales para SOFC simulandosu funcionamiento (experimentos in-operando)se ha diseñado y construido una celda de medicion (CM-inOp) que permiteestudiar las propiedades cristalográficas y electroquímicas de un material simultáneamente.Este dispositivo puede ser acoplado tanto a un difractómetro de rayos X delaboratorio (Panalytical Empyrean ) como a una línea de difracción de polvos dela fuente de luz sincrotrón (Laboratorio Nacional de Luz Sincrotron, LNLS)equipados con cámaras de alta temperatura (Anton Paar). En este trabajo sepresenta un caso de estudio validando el funcionamiento de esta CM-inOp.Se estudió el compuesto BaCe0.4Zr0.4Y0.2O3-δ(BCZY), material con potencial uso como electrolito en SOFC con conducciónprotónica. Se pudo correlacionar cambios observados en el comportamientoelectroquímico y en su estructura cristalina, a través de la caracterizaciónsimultánea por espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) y difracciónde rayos X (XRD), respectivamente. Para ello se realizaron mediciones enfunción de la temperatura y de la atmósfera utilizando la CM-in-Op. La Figura 1muestra la evolución del parámetro de red (a) y de la conductividad de bulk (σbulk) de un pellet de BCZY con la temperatura enaire sintético húmedo. A temperaturas cercanas a los 500 °C ocurre unadiscontinuidad tanto en el parámetro de red como en la conductividad de bulk. Este comportamiento esta asociadoa la pérdida de H estructural, lo que implica una disminucion en el parámetrode red (contracción de la red cristalina) y a su vez una reducción en laconductividad iónica por pérdida de portadores de carga protónicos.