Materiales para celdas de combustible en capas delgadas...
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Materiales para celdas de combustibleen capas delgadas
Ponente: Dr. Mario F. García Sánchez
Dpto. Materia Condensada y Criogenia.Instituto de Investigaciones en
MaterialesUNAM
Guillermo Santana, Betsabeé Marel Monroy, Armando Ortiz Rebollo, Aduljay Remolina Millan, Luis Andres Goméz González, Leon Hamui Balas, Carlos Álvarez Macías, Adriana Benitez Rico.
Espectroscopía dieléctrica
0 1x106 2x1060
1x106
2x106
275 oC
f = 398 Hzf = 12.6 kHz ω
Z' (ω)
Z" (ω)
0 2x105 4x105 6x1050
2x105
4x105
325 oC
f = 2.0 kHzf = 63 kHz
ω
Z' (ω)
Z" (ω)
Arcos (numerados de izquierda a
derecha por orden de aparición)
Capacidad(F)
Tsint=1450 oC
Capacidad(F)
Tsint=1500 oC
Capacidad(F)
Tsint=1550 oC
1 (8.0 - 8.5) 10-12 (7.8 - 8.1) 10-12 (8.0 - 8.4) 10-12
2 ~ 3.6 10-10 ~ 2.5 10-10 (4.1 - 4.4) 10-10
3 (3.2 - 4.9) 10-6 ~2.4 10-6 (5.1 - 7.3) 10-6
M. F. García-Sánchez, et. al., submited to publication
M. F. García-Sánchez, et. al., J. Chem. Educ. 80 (2003) 1062
Resultados en el crecimiento de capas de YSZT=400 ºC, t= 10min T=400 ºC, t= 25 min
20 30 40 50 60 70
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
a)
b)
Inte
nsi
ty (
a.u
.)
2Θ (º)
M.F. García Sánchez, J. Peña, A. Ortiz, G. Santana, J. Fandiño, M. Bizarro, F. Cruz Gandarilla, J.C. Alonso, Solid State Ionics 179 (2008) 243-249.
Resultados en el crecimiento de capas de YSZ
0 25000 50000
-30000
-20000
-10000
0
Z'
Z''
0,0010 0,0012 0,0014 0,0016 0,0018 0,0020
-14
-12
-10
-8
-6
-4
Ea= 0.79 eV
ln(σ
T)
1/T (K-1)
0,0012 0,0014 0,0016 0,0018 0,0020 0,0022-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
Ea=1.14 eV
ln(σ
T)
1/T (K-1)
Granos (Bulk) Frontera de granos
Muestra crecida a 425 ºC por 10 min
M.F. García Sánchez, J. Peña, A. Ortiz, G. Santana, J. Fandiño, M. Bizarro, F. Cruz Gandarilla, J.C. Alonso, Solid State Ionics 179 (2008) 243-249.
Resultados en el crecimiento de capas de CeO2T=400 ºC, t= 10min T=425ºC, t= 10min
M.F. García Sánchez, A. Ortiz, G. Santana, M. Bizarro, J. Peña, F. Cruz Gandarilla, M. A. Aguilar-Frutis, J.C. Alonso,
en revisión en J. Am. Ceram. Soc.
Resultados en el crecimiento de capas de CeO2
0.0015 0.0020 0.0025 0.0030 0.0035-3.5
-3.0
-2.5
-2.0
-1.5
-1.0
-0.5
Ea = (0.133±0.003) eV
log
(σT
)
1/T (K)-1
M.F. García Sánchez, A. Ortiz, G. Santana, M. Bizarro, J. Peña, F. Cruz Gandarilla, M. A. Aguilar-Frutis, J.C. Alonso,
en revisión en J. Am. Ceram. Soc.
Conclusiones•Optimizando las condiciones de crecimiento pueden obtenerse capas densas y homogéneas de conductores iónicos con tamaño de grano nanométricos.•La reducción del tamaño de grano tiene una implicación importante en la conductividad total del material.
Trabajos futuros
•Comprobar la importancia del tamaño de grano en las propiedades eléctricas.•Utilizar otros dopantes tanto en ceria como en zirconia.•Estudiar sistemas multicapas nanoestructurados.•Crecer por la misma técnica al menos uno de los electrodos.•Hacer una celda de combustible en capas delgadas utilizando los materiales antes preparados y estudiar su comportamiento en condiciones de trabajo.