Resumen de Nuevas tendencias en electrodos cerámicos para SOFC's
- español
La tendencia actual en el desarrollo de células de combustible de Electrolitos sólidos (Solid Oxide Fuel Cell SOFC) es hacia la dis-minución de la temperatura de operación desde ~1000°C hacia temperaturas tan bajas como 600°C. Esta disminución en tempera-tura es beneficiosa en varios sentidos, de reducir los requerimientos restrictivos de los materiales en los componentes de la célu-la, particularmente la interconexión, y para el balance de la planta. Una consecuencia adversa a la reducción de las temperaturas es la disminución de la cinética de los electrodos, particularmente de el cátodo (electrodo de aire). Esto hace necesario un conoci-miento profundo de los procesos que ocurren en el cátodo para ayudar en la selección de materiales y en la optimización de las temperaturas de operación.
La mayoría de los materiales utilizados como cátodos están basados en compuestos de conducción mixta, dopantes aceptores (A), tierras raras (Ln), metales de transición (T), de óxidos con estructura perovskita de formulación general Ln-j_^A^T03+5. Ejemplos de estos materiales incluyen La^.^Sr^ Mn03^5 ,La^_^Sr^Co03+5, etc. El comportamiento de estos electrodos puede relacionarse con su microestructura, y la cinética de intercambios de oxígeno y difusión. Con el objeto de modelizar la conducta de tales materiales como cátodos, hemos desarrollado un estudio sistemático de la cinética de los procesos de intercambios de oxígeno utilizando el método de perfil profundo de intercambio de isótopo (lEDP) y espectrometría de masa de iones secundarios (SIMS), La autodifusión de oxígeno y los datos de intercambio en superficie se presentan para un número de composiciones tipo perovs-kita para cátodos, en particular, el efecto del aumento del nivel de dopantes aceptores se presenta junto con el efecto de cambio de las tierras raras y los metales de transición.
- English
The current trend in Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) development is for a lowering of the operation temperature from ~ 1000°C to temperatures as low as 600°C. This lowering of temperature is beneficial in a number of ways. It relaxes the stringent materials requirements for cell components, particularly, the interconnect, and for the balance of plant. One adverse consequence of the lower temperatures is a slowing. Of the electrode kinetics, particularly, at the cathode (air electrode). It is thus necessary to have a thorough understanding of the processes occuring at the cathode to aid material selection and optimisation for low operating tem-peratures.
The majority of the cathode materials use at present, are based on mixed conducting, acceptor (A) doped, rare-earth (Ln) transition metal (T) perovskite oxides with the general formula. Ln-^^A^TOg +5. Examples of these materials include Laj_^Sr^Mn03_^g La-^_^Sr^Co03 +g etc. The performance of these electrodes can be linked to their microsturcture, and to the kinetics of oxygen exchan-ge and diffusion. In order to model the behaviour of such materials as cathodes. We have undertaken a systematic study of the kinetics of the oxygen exchange process using the isotope exchange depth profiling method (lEDP) employing Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS). Oxygen self diffusion and surface exchange data are presented for a number of perovskite cathode compo-sitions, in particular the effect of increasing the acceptor dopant level are explored together with the effect of changing the rare earth and transition metal cations.
