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EFECTOS DEL CONTENIDO DE Nb5+ EN LA ESTABILIZACIÓN DE LA PEROVSKITA CÚBICA Y LAS PROPIEDADES DE ALTA TEMPERATURA DEL SISTEMA La1-xBaxCo1-yNbyO3-d (0.5 ? x ? 1.0)
Última modificación: 07-07-2016
Resumen
Los óxidos conductores mixtos con elevada conductividad electrónica e iónica simultáneamente sonintensamente investigados debido a su potencial uso como materiales de cátodo en celdas de combustible deóxido sólido de temperatura intermedia (IT-SOFCs) [1] o en membranas de separación de oxígeno [2]. En el caso del sistema La1-xBaxCoO3-d (0.5 ? x ? 1.0) se ha reportado un valor de resistencia de polarizacióndel electrodo de Rp ~ 0.05 W cm2 a 600 °C para x = 0.7 [3]. Sin embargo, a temperaturas intermedias 600°C ? T ? 900 °C, la estructura cristalina de estos compuestos gradualmente transforma desde una perovskita cúbica hacia una mezcla de la perovskita cúbica y una fase hexagonal, lo cual afecta elrendimiento del electrodo [3]. Con el objetivo de lograr la estabilización de la perovskita cúbica, hemos explorado la incorporación de Nb5+ en reemplazo de Co3+ en el sitio B de la fase perovskita y estudiado las variaciones en la cristaloquímica, propiedades eléctricas y electroquímicas de estos compuestos. Los datosde Difracción de Rayos-X muestran que la solubilidad de Nb aumenta desde y = 0.1 hasta y = 0.4 cuando elcontenido de Ba aumenta desde x = 0.6 hasta 0.8 ? x ? 1.0. Se ha determinado el rango de contenido de Nby Ba donde la perovskita cúbica es estable luego de un tratamiento térmico de 10 días a 750 °C. Medidas de dilatometría muestran que el coeficiente de expansión lineal disminuye con el contenido de Ba y de Nb. Los datos de conductividad eléctrica y permeabilidad de oxígeno han sido satisfactoriamente descriptos mediante la utilización de un modelo simple de defectos donde la concentración de vacancias de oxígeno escontrolada por el contenido de Nb5+ y Ba2+. El menor valor de resistencia de polarización, Rp ~ 0.08 W cm2a 600 °C, ha sido obtenido para el compuesto La1-xBaxCo0.9Nb0.1O3-d. Estos valores de Rp, en conjunto con la estabilidad estructural convierten a estos compuestos de interés para su utilización en distintas aplicaciones electroquímicas de alta temperatura. Adicionalmente, se discutirán los resultados con aquellos obtenidos previamente para el sistema La1-xBaxCo1-yFeyO3-d [4] .
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