Integrating nanoionics concepts in micro solid oxide fuel cells

• Autores: Saranya Aruppukottai Muruga Bhupathi
• Directores de la Tesis: Alberto Tarancón Rubio (dir. tes.), Francisca Peiró Martínez (dir. tes.), Alejandro Morata García (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2015
• Idioma: inglés
• Materias:
  • Física
    • Química física
      • Química de interfases
    • Física del estado sólido
      • Interfases
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología de materiales
      • Materiales cerámicos
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TDX  Dipòsit Digital de la UB 
• Resumen

  • La Nanoiónica se ha convertido en un campo cada vez más prometedor para el futuro desarrollo de dispositivos avanzados de conversión y almacenamiento de energía, tales como baterías, pilas de combustible y supercondensadores. En particular, los materiales nanoestructurados ofrecen propiedades únicas o combinaciones de propiedades en electrodos y electrolitos en una gama de dispositivos de energía. Sin embargo, la mejora de las propiedades de transporte de masa a nivel nano, a menudo se ha encontrado que son difíciles de implementar en nonoestructuras. En esta tesis, se investigó el transporte de iones oxígeno en cátodos tipo perovskita-conductor mixto iónico y electrónico (MIEC) de capa delgada (grosor < 200nm) con una estructura nonoestructurada, con el objetivo de correlacionar el transporte de iones oxígeno con la estructura del film a nivel de grano interior y límite de grano. El trabajo desarrollado en esta tesis se ha dividido en seis partes. El primer capítulo, introduce los conceptos básicos de las pilas de combustible de óxido sólido, la importancia de los cátodos de película delgada y el concepto de nanoiónica. El segundo capítulo explica el principio y el funcionamiento de todas las técnicas experimentales empleadas en esta tesis para la caracterización microestructural y funcional de los cátodos de película delgada. Los siguientes capítulos contienen el trabajo principal de la tesis. Las condiciones de deposición y estudios de optimización microestructural realizados mediante PLD para fabricar cátodos de película delgada se compilan en el capítulo tres. Las propiedades de transporte de iones de oxígeno del La0.8Sr0.2MnO3+d (LSM) de películas delgadas se estudian en el capítulo cuatro. Además, en el capítulo cinco se presenta una nueva metodología de proyección de materiales, para celdas de combustible de óxido sólido (SOFC). La metodología se basa en una deposición combinatoria de La0.8Sr0.2Mn1-xCoxO3±d (LSMC) por PLD en una oblea de silicio de 4 pulgadas que permite la generación de un diagrama binario completo de composiciones, incluso para óxidos complejos. El capítulo seis se dedica a los estudios funcionales del sistema binario LSMC La técnica de intercambio de isotopos en perfiles profundos combinada con la espectroscopia iónica de masas (IEDP-SIMS) se empleó en el rango de temperatura de 500°C a 800°C para la evaluación de las propiedades de transporte de masa de oxígeno del LSM y el sistema binario LSMC. Además, las propiedades de transporte de masa de oxígeno del LSM se estudió mediante Espectroscopia de Impedancia Electroquímica (EIS).