ELECTRODOS AVANZADOS PARA PILAS DE COMBUSTIBLE DE ÓXIDO SÓLIDO (SOFCs)

Abstract

Als meus paresA la meua benvolguda família A Sandra "Porque iba lleno de razón aquel estudiante que entró en un camposanto y leyó un epitafio escrito sobre la tumba de un valentón, que en gruesas letras decía: «Aquí yace quien nunca temió»; y con la satírica intención que en toda época se ha atribuido a los estudiantes, cuenta que escribió a continuación del epitafio: «Porque nunca se examinó»".Juan José Burgos, "Exámenes", Oro de Ley, (1917) Alejandro Pérez Lugín, "La Casa de la Troya" (1915) " […] no falla, esto es así, es como cuando estás fregando y abres el grifo que el chorro siempre va a la cuchara" Joaquín Reyes, monólogo PRÓLOGO La formación para la obtención del Diploma de Estudios Avanzados y el trabajo experimental expuesto en la memoria de esta tesis doctoral se han realizado en el Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto de la Universitat Politècnica de València (UPV) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), situado en el edificio 6C del Campus de Vera de la UPV, bajo el programa de Doctorado en Química perteneciente al Departamento de Química de la UPV.La carga académica previa se llevó a cabo según los cursos de doctorado enmarcados en el "plan antiguo" de formación, siendo éstos unos de los últimos cursos de doctorado impartidos en el ITQ bajo esta nomenclatura.La labor investigadora experimental se realizó en el Laboratorio de Energías Renovables, cuya dotación y puesta a punto formó parte del trabajo realizado a lo largo de los años que ha durado el período de formación como Doctor.El origen de esta tesis doctoral se remonta al año 2005: surge tras aceptar la oferta de una beca para una estancia en el extranjero, dentro del marco del programa europeo Leonardo da Vinci para la movilidad internacional, aparecida en el tablón de anuncios del Departamento de Ingeniería Química y Nuclear de la Universitat Politècnica de València.La oferta consistió en una estancia de 6 meses en el centro de investigación alemán Forschungszentrum Jülich, dirigida por el Dr. Wilhelm A. Meulenberg y tutelada por el Dr. José M. Serra Alfaro, quien estaba realizando allí su estancia post-doctoral.Durante ese etapa, se realizó un estudio composicional de síntesis y fabricación de materiales basados en perovskitas, susceptibles de actuar como membranas cerámicas densas de separación de oxígeno a elevada temperatura.El centro de investigación de Jülich, en su Instituto de Energía y Cambio Climático (IEK), y más específicamente, en el Departamento de Síntesis y Procesado de Materiales (IEK-1), contaba (y aún cuenta) con la tecnología necesaria para la fabricación de este tipo de materiales cerámicos y su procesado como pastillas densas, polvos finos, pastas o capas aplicadas sobre soportes. Fue en ese centro donde tomé conciencia de las celdas de combustible de óxido sólido, la conducción mixta iónica y electrónica de determinados compuestos cerámicos y la vertiente investigadora y científica de las aplicaciones industriales.Al terminar su estancia post-doctoral en Alemania, el Dr. José M....

Desarrollo y estudio del desempeño de celdas de combustible tipo óxido sólido con configuración microtubular

“…Un ajuste de las propiedades termo-mecánicas y el incremento de la TPB se logra al mezclar el níquel metálico con el mismo material utilizado para el electrolito [18].La capacidad electrocatalítica del cermet Ni-YSZ puede ser limitada al disminuir la temperatura de operación, debido a la reducción de la conductividad del material electrolítico.…”

“…Cambiando el material conductor iónico, se podría incrementar la actividad del ánodo a menores temperaturas, siempre que el material conductor iónico sea estable en atmósferas reductoras [18].…”

“…El electrolito es un conductor iónico que puede ser de aniones o protones. Los materiales electrolíticos a emplear en las SOFC requieren de algunas características que se describen a continuación [10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20].…”

“…La generación de vacancias de oxígeno en la red cristalina se produce por la sustitución parcial de zirconio (Zr 4+ ) por otro elemento de menor valencia (dopante), el itrio (Y 3+ ), con el fin de que se conserve la electroneutralidad del material [15][16][17][18][19][20][21].…”

“…En la Figura 3, se presentan algunos materiales empleados como electrolitos en las SOFCs y su conductividad iónica en función de la temperatura, en donde se puede ver que GDC presenta una mayor conductividad iónica que YSZ en el intervalo de 400 a 700 °C, lo que lo convierte en un buen candidato para ser utilizado como electrolito en las SOFCs operando a temperaturas intermedias (500-700 °C). .85 (CSZ) [18] .…”