Processing and characterisation of materials for solid oxide fuel cells

• Autores: Belén Ballesteros Pérez
• Directores de la Tesis: Pedro Gómez Romero (dir. tes.), Mónica Lira Cantú (codir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2006
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: José Ramón Jurado Egea (presid.), José Santiso López (secret.), Truls Norby (voc.), Francisca Peiró Martínez (voc.), Flaviano García Alvarado (voc.)
• Materias:
  • Química
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología de materiales
      • Materiales cerámicos
      • Propiedades de materiales
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• Resumen

  • Las pilas de combustible constituirán nuevas piezas clave en el ya complejo puzzle de energía. Pero antes, varios desafíos científicos y tecnológicos deben ser abordados y superados. Por un lado, logros tecnológicos deberán contribuir a rebajar costes y mejorar las eficiencias. A la vez, descubrimientos científicos revolucionarios podrían suponer la solución al os problemas y límites fundamentales.

    Esta tesis constituye nuestra contribución a estos grandes desafíos. Con ella, hemos intentado integrar aspectos tecnológicos y científicos de las pilas de combustible de óxido sólido (SOFCs, del inglés Solid Oxide Fuel Cells).

    El aspecto tecnológico del presente trabajo se centra en el procesado de materiales y la fabricación de SOFCs soportadas en ánodo mediante el tape casting, que es una técnica simple, económica y fácilmente implementable a nivel industrial. Una variante de esta técnica, el tape casting doble, nos ha permitido procesar bicapas electrolito-ánodo, a las cuales se les añade el cátodo por pulverizado o pintado. De sta forma se consiguen celdas con grosores de electrolito de YSZ (zircona estabilizada con itrio) reducido, de unas 20 micras, por lo que estas celdas se pueden aplicar a temperaturas intermedias (600-800ºC). Las medidas de las prestaciones de las celdas han mostrado que estas presentan buenas densidades de corriente y de potencia, llegado a 3.7Acm-2 y 700mWcm-2.

    Por lo que se refiere al aspecto más fundamental, hemos realizado estudios prospectivos en materiales alternativos al ánodo convencional, el cermet de Ni-YSZ. Los materiales estudiados son perovsquitas basadas en titanato de calcio sustituido con elementos de las tierras raras en la posición A y con vacantes en dicha posición. En este manuscrito se detalla la síntesis, caracterización estructural y caracterización electroquímica de estos óxidos. Además, hemos realizado medidas de las prestaciones de estos materiales como ánodos en celda de com