SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE CÁTODOS DE CaxLa1-xMnO3 PARA SU APLICACIÓN EN CCOS

Abstract

En este trabajo se obtuvieron y caracterizaron cátodos de CaxLa1-xMnO3, para su aplicación en CCSO. Para ello se sintetizaron los materiales de los cátodos, CaxLa1-xMnO3 mediante la mecanosíntesis de mezclas estequiométricas de óxidos metálicos: La2O3, CaO y Mn2O3, variando x desde 0 hasta 1, en intervalos de 0.1. La mecanosíntesis se llevó a cabo con un molino SPEX 8000D, realizando moliendas durante distintos intervalos de tiempo a temperatura ambiente, en atmósfera oxidante y empleando una relación en peso de bolas:polvo de 10:1. Se empleó Difracción de Rayos X para dar seguimiento al proceso de síntesis y para evaluar el efecto del nivel de dopaje y el tiempo de molienda sobre la estructura cristalina. El análisis térmico se usó para determinar las composiciones con mayor estabilidad térmica. Mezclas de polvos de Ca0.3La0.7MnO3 con diferentes proporciones de lubricante (10, 15 y 20% en peso) se compactaron a 200 MPa en prensa hidráulica y se sinterización modificando las condiciones de sinterización: tiempo y Temperatura, con el fin de obtener cátodos para CCOS. Se determinó la porosidad y conductividad de los cátodos en función de la temperatura de trabajo, empleando un mili ohm-metro de corriente directa de la marca GWINSTEK, modelo GOM-802. Se obtuvieron exitosamente manganitas del tipo CaxLa1-xMnO3 a partir de 4.5 h de molienda. La estructura y el tiempo necesario para la síntesis dependen del valor de x, pero después de 7 h todas estab sintetizadas independiente de x. Se cuantificaron los parámetros de red en función de x. Las composiciones más estables son aquellas con niveles de dopaje (x) entre 0.4 y 0.6, Los compactos sinterizados durante 3 horas a 1100, 1200 y 1300°C con el 10% de lubricante, consiguen conductividades eléctricas aceptables a temperaturas cercanas a 400°C, pero al incrementar el tiempo de sinterización se genera una disminución en el número de poros, reduciendo la capacidad de flujo de O2 en el cátodo mientras que los compactos sinterizados que mejor cumplirían su desempeño como cátodos en celdas de combustible de óxido sólido, son aquellos donde se incorporó el 10% de lubricante y se sinterizaron a una temperatura de 1100°C durante una hora.