Morales Zapata, Miguel Ángel
Laguna Bercero, Miguel Ángel (dir.) ; Larrea Arbaizar, Angel (dir.)
Universidad de Zaragoza,
2023
Resumen: El presente trabajo describe el funcionamiento de electrodos de aire a base de niquelato y ceria para electrolizadores de óxido sólido. Estos materiales, caracterizados por difracción de rayos X, mostraron una fase de ceria dopada producto de la interdifusión de uno de los productos de descomposición del niquelato de praseodimio (PNO) en la estructura de ceria dopada con gadolinio (GDC). Los materiales también exhibieron una rápida cinética de oxígeno, evidenciada por sus altos coeficientes de intercambio superficial (kex) y difusión química (Dchem). Los kex obtenidos fueron 7.4x10-7 y 2.2x10-6 cm·s-1 a 800 °C en aire sintético para composites ricos en PNO y GDC, respectivamente. De forma similar, los Dchem calculados fueron 5.5x10-8 y 7.6x10-8 cm2·s-1 a 800 °C y aire sintético para compuestos ricos en PNO y GDC, respectivamente.
Las zonas de reacción de los electrodos de aire compuestos PNO-GDC se mejoraron empleando técnicas de nanoingeniería de la microestructura del electrodo de aire mediante la infiltración de electrocatalizadores de tamaño nanométrico. Las celdas resultantes mostraron una buena estabilidad durante 260 horas a 650 °C, con un aumento continuo del rendimiento durante las primeras 90 horas. Una mayor porosidad en los soportes microtubulares extruidos demostró mejoras en el rendimiento, especialmente en modo electrolizador, utilizando una composición de combustible de 50% vol H2O. Adicionalmente, se observó una reducción tanto en la resistencia de transferencia de carga (de 0.13 a 0.02 ¿ cm2), como en la resistencia asociada a fenómenos de transporte en el electrodo (0.68 a 0.02 ¿ cm2). Finalmente, se midió el rendimiento de la celda microtubular de óxido sólido en la configuración de soporte de electrodo de combustible de níquel y circonia estabilizada con itria (Ni-YSZ), electrolito YSZ y doble capa de electrodo de aire de PNO-GDC/PNO durante más de 150 horas. Las observaciones por medio de microscopía electrónica de barrido no mostraron degradación estructural de las capas de electrodos de aire después de las pruebas. La aglomeración de Ni y la disminución de densidad de fronteras de triple fase (TPB) en la interfaz Ni-YSZ/electrolito se determinaron como la causa de la degradación.
Resumen (otro idioma):
Las zonas de reacción de los electrodos de aire compuestos PNO-GDC se mejoraron empleando técnicas de nanoingeniería de la microestructura del electrodo de aire mediante la infiltración de electrocatalizadores de tamaño nanométrico. Las celdas resultantes mostraron una buena estabilidad durante 260 horas a 650 °C, con un aumento continuo del rendimiento durante las primeras 90 horas. Una mayor porosidad en los soportes microtubulares extruidos demostró mejoras en el rendimiento, especialmente en modo electrolizador, utilizando una composición de combustible de 50% vol H2O. Adicionalmente, se observó una reducción tanto en la resistencia de transferencia de carga (de 0.13 a 0.02 ¿ cm2), como en la resistencia asociada a fenómenos de transporte en el electrodo (0.68 a 0.02 ¿ cm2). Finalmente, se midió el rendimiento de la celda microtubular de óxido sólido en la configuración de soporte de electrodo de combustible de níquel y circonia estabilizada con itria (Ni-YSZ), electrolito YSZ y doble capa de electrodo de aire de PNO-GDC/PNO durante más de 150 horas. Las observaciones por medio de microscopía electrónica de barrido no mostraron degradación estructural de las capas de electrodos de aire después de las pruebas. La aglomeración de Ni y la disminución de densidad de fronteras de triple fase (TPB) en la interfaz Ni-YSZ/electrolito se determinaron como la causa de la degradación.
Resumen (otro idioma):
Pal. clave: materiales cerámicos
Titulación: Programa de Doctorado en Física
Plan(es): Plan 488
Área de conocimiento: Ciencias
Nota: Presentado: 23 03 2023
Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, , 2023
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Registro creado el 2023-07-28, última modificación el 2023-07-28
