Preparación, simulación y caracterización de materiales nanoestructurados para electrodos de celdas de combustible de óxido sólido de temperatura intermedia (IT-SOFC)

Abstract

Esta tesis se enfocó en la preparación, simulación y caracterización de cátodos libres de cobalto, conductores mixtos de iones y electrones, para su aplicación en celdas de combustible de óxido sólido de temperatura intermedia (IT-SOFCs). Se utilizó la estrategia de emplear cátodos basados en perovskitas de composición A1-xSrxFe1-yCuyO3-δ, donde A representa Ba, La, Nd o Pr. Se desarrolló una técnica llamada "combustión de gel asistida" para sintetizar tanto los cátodos como los electrolitos. Los materiales obtenidos fueron caracterizados exhaustivamente y comparados con los mejores materiales desarrollados hasta la fecha. La incorporación de cobre en la estructura de la perovskita basada en hierro demostró mejorar tanto el rendimiento electroquímico como eléctrico de los cátodos. Los estudios teóricos utilizando DFT revelaron que los entornos con cobre proporcionan resultados superiores. Esta tesis busca establecer una correlación entre los resultados experimentales y los métodos teóricos, sentando las bases para la predicción del comportamiento de los materiales y el diseño de nuevos cátodos basados en la simulación por DFT. En resumen, este trabajo representa un avance significativo en la búsqueda de cátodos libres de cobalto con propiedades mejoradas para IT-SOFCs. Mediante la implementación de una técnica de síntesis innovadora y la combinación de enfoques experimentales y teóricos, se obtiene una comprensión más profunda de los mecanismos de mejora y se sientan las bases para el diseño racional de materiales en el futuro.