ESTUDIOS DE REACTIVIDAD, MICROESTRUCTURA Y COMPORTAMIENTO ELECTROQUÍMICO DE LA FAMILIA Ba0,5La0,5M0,5Ti0,5O3-d (M= Mn, Fe, Co)

LAURA C. BAQUÉ; VALERIA C. FUERTES; ADRIANA C. SERQUIS

Bahía Blanca, Buenos Aires, Argentina.

Congreso; XIII Reunión Anual de la Asociación Argentina de Cristalografía (AACr).; 2017

Asociación Argentina de Cristalografía (AACr).

El objetivo del presente trabajo es evaluar óxidos tipo perovskita de composición Ba0,5La0,5M0,5Ti0,5O3-δ (M= Mn, Fe, Co) como posibles materiales de electrodo para celdas de combustible de óxido sólido (SOFC) simétricas de temperatura intermedia, utilizando como material de electrolito La0,9Sr0,1Ga0,8Mg0,2O3-δ (LSGM). A tal fin, se realizaron estudios de reactividad mezclando cada uno de los polvos de Ba0,5La0,5M0,5Ti0,5O3-d con el polvo comercial de LSGM (as prepared) en proporción 50/50% wt, y realizando tratamientos térmicos a 1100 ºC durante 6 horas. Los resultados de difracción de rayos x de polvos (DRXP) muestran la formación de las fases cristalinas SrLaGaO4 y SrLaGa3O7. Esta última indeseable debido a su baja conductividad electrónica. Asimismo, a fin de corroborar reacción entre los sistemas en estudio y el material de electrolito, se trató el polvo comercial LSGM en idénticas condiciones térmicas, obteniéndose nuevamente estas impurezas, lo que sugirió no utilizar en la mezcla el electrolito comercial (as prepared). Se decidió entonces calentar el polvo de LSGM a 1450 ºC durante 6 horas antes de mezclarlo en la misma proporción con los materiales en estudio. Cada mezcla se trató a diferentes temperaturas por el mismo período de tiempo y los resultados de DRXP muestran que las fases secundarias SrLaGaO4 y SrLaGa3O7 no se forman después de calentar a 1100 ºC los electrolitos previamente sinterizados a 1450 ºC. Una vez sinterizadas las pastillas de LSGM, se procedió a depositar las películas de Ba0,5La0,5M0,5Ti0,5O3-d (M= Mn, Fe, Co). Para ello se probaron dos métodos: 1) mezclado de los componentes (polvo, solventes y orgánicos) con espátula y agitado con ultrasonido; 2) mezclado de los componentes en el mortero y agitado manual. Las temperaturas de pegado fueron 950 ºC, 1100 ºC y 1200 ºC. La microestructura de estos materiales se analizó por microscopía electrónica de barrido (SEM). Para el primer método, se observaron películas discontinuas, porosas y delgadas, con clusters de granos no adheridos sobre la superficie de la película del material; mientras que, para el segundo método, se observa un sustrato cubierto con una película gruesa, continua y homogénea, aunque sin buena conectividad entre granos. El comportamiento electroquímico de los materiales se estudió empleando espectroscopía de impedancia electroquímica (EIE) en el rango de temperatura 500-900ºC bajo atmósfera de aire e hidrógeno. La muestra Ba0,5La0,5Co0,5Ti0,5O3-d presenta los valores más bajos de ASR. Finalmente, se discuten posibles mecanismos limitantes de las reacciones de electrodo a partir de la estimación de la energía de activación de las distintas componentes del espectro de impedancia.