Development of ion-conducting ceramics for reversible Solid Oxide Cells

Abstract

El consumo excesivo de las reservas de combustible fósil y las graves consecuencias que el calentamiento global ha causado y sigue causando han hecho que el desarrollo de nuevas fuentes de energía alternativas se haya vuelto una tarea imperativa. Uruguay no se ha quedado atrás, implementando nuevas Políticas estatales que revolucionaron la matriz energética nacional a través del uso de fuentes de energía renovables tradicionales y la búsqueda de otras modernas. El surgimiento del hidrógeno como fuente de energía del futuro, ha provocado la necesidad de nuevas tecnologías de generación y almacenamiento del mismo (y otros combustibles en general). Las Celdas de Óxido Sólido, funcionando tanto en modo celda de combustible como en modo electrolizador (operación reversa), han atraído mucho interés en las últimas décadas gracias a su alta eficiencia y flexibilidad. Uno de los grandes desafíos que presentan estos dispositivos, es el desarrollo de nuevos materiales que permitan bajar la temperatura de funcionamiento hasta el rango de 600-800 ºC, lo que implica la búsqueda de electrodos que presenten alta actividad electrocatalítica pero no se degraden en las condiciones de operación. La presente tesis se encuentra dedicada al diseño, preparación y caracterización de nuevos materiales cerámicos micro y nanoestructurados para su uso como electrodo de oxígeno en celdas de óxido sólido reversibles. Para esto, se propuso el uso del método de auto-combustión de gel para la obtención de compositos que pudieran exhibir mejor performance electroquímica que los electrodos tradicionales, y luego, junto al uso de electrolitos y electrodos de combustible convencionales, el armado de una celda de óxido sólido completa.La metodología aplicada permitió la obtención, caracterización y testeo de tres materiales (un cerámico ya reportado y dos compositos del mismo con CeO2) con potencial aplicación como electrodos de oxígeno en celdas de óxido sólido reversibles. Los mismos exhibieron valores de potencia similares a los reportados en literatura al testearse en celdas completas usando YSZ como xvii electrolito y Ni-YSZ como electrodo de combustible. Estas medidas representan los primeros resultados de caracterización de dispositivos de óxido sólido reversibles obtenidos por el grupo.