Síntesis y caracterización de material de electrolito Gd₀.₁Ce₀.₉O₂₋δ asi como cátodos, La₂NiO₄₊δ, La₄Ni₃O₁₀ y Nd₂NiO₄₊δ por vía SOl-GEL y desempeño electroquímico para aplicación en generación eléctrica limpia y sustentable mediante celdas de combustible de óxido sólido.

Costilla Aguilar, Sinuhe Uriel (2016) Síntesis y caracterización de material de electrolito Gd₀.₁Ce₀.₉O₂₋δ asi como cátodos, La₂NiO₄₊δ, La₄Ni₃O₁₀ y Nd₂NiO₄₊δ por vía SOl-GEL y desempeño electroquímico para aplicación en generación eléctrica limpia y sustentable mediante celdas de combustible de óxido sólido. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

En los recientes años nuestro medio ambiente ha sido afectado por las emisiones de efecto invernadero generado por la actividad humana para su conformidad. Estas emisiones como el dióxido de carbono (CO2),óxidos de azufre (SOx), óxidos de nitrógeno (NOx), como los principales contaminantes, son derivados de combustibles fósiles, atrayendo daños perjudiciales como el calentamiento global y mala calidad de vida humana y vegetal, asimismo los combustibles fósiles están disminuyendo exponencialmente debido a la demanda energética . Una de las alternativas de energía limpia, es la celda de combustible de óxido sólido (SOFC, por sus siglas en inglés). El objetivo principal de este trabajo de investigación se ha establecido, en sintetizar y caracterizar materiales electrolito, en el cual se ha elegido el electrolito de óxido de cerio (CeO2) dopado al 10 % de Gadolinio (Gd) (Ce0.9Gd0.1O2-δ –GDC–), asimismo estudiar sus propiedades de conductividad iónica. Por otra parte, se han propuesto materiales cátodos de la fase Ruddlesden-Popper (La2NiO4+δ, La4Ni3O10 y Nd2NiO4+δ), como materiales prometedores por su conductividad iónica y electrónica (conducción mixta) para el estudio de la interface cátodo/electrolito y poder determinar su compatibilidad química para demostrar si presentan reactividad química, asimismo su compatibilidad mecánica para determinar su dilatación térmica. La síntesis de los materiales electrolitos y cátodos se obtendrá por el método sol-gel y la elaboración de las celdas simétricas (cátodo/electrolito/cátodo) por la técnica de sumergir y retirar (dip-coating). Se estudiaron las propiedades electroquímicas de las celdas simétricas, en el cual por medio de impedancia compleja se determinó su resistencia de área superficial (ASR) en un rango de temperatura de 500 a 700 ºC. En una temperatura de síntesis de 800 ºC fue determinada la fase de los materiales electrolitos, en donde por análisis térmicos ATG/TD y espectroscopia IR, se comprobó la eliminación de materiales orgánicos y por difracción de rayos X la fase. Asimismo la temperatura de síntesis de los materiales cátodos fue a 1000 ºC, comprobándola por medio de análisis ATG/TD y difracción de rayos X. Los mejores resultados de conductividad iónica del electrolito fue 1.2x10-2 S cm-1 a una temperatura de 600 ºC, en el cual se revistió cátodo platino como recolector de electrones. Los valores de ASR de las celdas simétricas fueron 0.23, 0.37 y 0.64 Ω cm-2 para La4Ni/GDC/La4Ni, Nd2Ni/GDC/Nd2Ni y La2Ni/GDC/La2Ni, respectivamente. Estos materiales electrolito y cátodo son una posible opción para el funcionamiento de las SOFC. Asimismo acrecentar el estudio para la aplicación de una celda elemental conformada de un ánodo-electrolito-cátodo. Cabe mencionar, que a partir de este apartado se le mencionara a los materiales electrolito, cátodos y las celdas simétricas de la siguiente manera. GDC= Ce0.9Gd0.1O2-δ R= relación de agentes complejantes entre la concentración molar de sales metálicas (R=1, R=2 y R=3). La2Ni= La2NiO4+δ La4NI= La4Ni3O10 Nd2Ni= Nd2NiO4+δ Celda simétrica= Pt/La2Ni/GDC-R2/La2Ni/Pt Celda simétrica= Pt/La4Ni/GDC-R2/La4Ni/Pt Celda simétrica= Pt/Nd2Ni/GDC-R2/Nd2Ni/Pt

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