Publication: Caracterización estructural y estudio de las propiedades electroquímicas de óxidos derivados del GdBaCo₂O₅₊δ: nuevos materiales para cátodos de pilas de combustible tipo SOFC
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2016-04-06
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Universidad Complutense de Madrid
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Abstract
The aim of this work is the synthesis, structural characterisation and study of the physical properties of oxides based on GdBaCo2O5+δ for being used as cathodes in solid oxide fuel cells (SOFCs). We have studied the effect of the substitution of different transition-metal atoms by Co in the GdBaCo2O5+δ compound. In particular, the work has focused in the study of the GdBaCo2-xFexO5+δ, GdBaCo2-xMnxO5+δ, GdBaMn2- xFexO5+δ and Gd0.5Ca0.5BaCo2-xFexO5+δ systems. The oxides have been prepared by ceramic method under different gas atmospheres. The structural characterisation has been carried out by a combination of techniques: xray diffraction (XRD), selected area electron diffraction (SAED), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and in some cases by scanning transmission electron microscopy (STEM). Oxides have also been characterized (metallic composition, average oxidation state of the transition metals and oxygen content) by XEDS, EELS and redox titration. Thermal stability has been evaluated by thermogravimetric analysis in air from room temperature to 900 ºC. Thermal expansion coefficients (TEC) have been determinate from the variation of the lattice parameters of the unit cell with the temperature, obtained by fitting the profile of the XRD patterns at different temperatures. Electrical properties have been studied by DC measurements under different gas atmospheres (air, O2 and N2). Electrochemical behaviour has been investigated by AC impedance spectroscopy on symmetrical cells using CGO as electrolyte...
El objetivo fundamental de este trabajo es la preparación, caracterización estructural y estudio de las propiedades electroquímicas de óxidos derivados del GdBaCo2O5+ para su uso como cátodos en pilas de combustible tipo (SOFC). Se han estudiado los efectos de la sustitución del Co por otros elementos de transición en la estructura cristalina y propiedades eléctricas y electroquímicas de materiales derivados de GdBaCo2O5+δ. En particular, se han estudiado óxidos de los sistemas GdBaCo2-xFexO5+δ, GdBaCo2-xMnxO5+δ, GdBaMn2-xFexO5+δ y Gd0.5Ca0.5BaCo2-xFexO5+δ. Los materiales se han preparado por el método cerámico. La caracterización estructural se ha llevado a cabo mediante la combinación de diferentes técnicas: difracción de rayos X (XRD), difracción de electrones (SAED), microscopia electrónica de alta resolución (HRTEM) y en determinados casos microscopía electrónica de barrido-transmisión (STEM). Los óxidos se han caracterizado (composición metálica, estado de oxidación medio de los metales de transición y contenido en oxígeno) mediante XEDS, EELS y valoración redox. La estabilidad térmica de los materiales se ha evaluado mediante análisis termogravimétrico. La determinación de los coeficientes de expansión térmica (TEC) se ha realizado a partir de la variación de los parámetros reticulares de la celda unidad de los óxidos con la temperatura. Las propiedades eléctricas se han estudiado mediante métodos dc de medidas de conductividad y el comportamiento electroquímico de los materiales como cátodos de células simétricas utilizando ceria dopada con gadolinio como electrolito se ha estudiado mediante espesctroscopía de impedancia compleja...
El objetivo fundamental de este trabajo es la preparación, caracterización estructural y estudio de las propiedades electroquímicas de óxidos derivados del GdBaCo2O5+ para su uso como cátodos en pilas de combustible tipo (SOFC). Se han estudiado los efectos de la sustitución del Co por otros elementos de transición en la estructura cristalina y propiedades eléctricas y electroquímicas de materiales derivados de GdBaCo2O5+δ. En particular, se han estudiado óxidos de los sistemas GdBaCo2-xFexO5+δ, GdBaCo2-xMnxO5+δ, GdBaMn2-xFexO5+δ y Gd0.5Ca0.5BaCo2-xFexO5+δ. Los materiales se han preparado por el método cerámico. La caracterización estructural se ha llevado a cabo mediante la combinación de diferentes técnicas: difracción de rayos X (XRD), difracción de electrones (SAED), microscopia electrónica de alta resolución (HRTEM) y en determinados casos microscopía electrónica de barrido-transmisión (STEM). Los óxidos se han caracterizado (composición metálica, estado de oxidación medio de los metales de transición y contenido en oxígeno) mediante XEDS, EELS y valoración redox. La estabilidad térmica de los materiales se ha evaluado mediante análisis termogravimétrico. La determinación de los coeficientes de expansión térmica (TEC) se ha realizado a partir de la variación de los parámetros reticulares de la celda unidad de los óxidos con la temperatura. Las propiedades eléctricas se han estudiado mediante métodos dc de medidas de conductividad y el comportamiento electroquímico de los materiales como cátodos de células simétricas utilizando ceria dopada con gadolinio como electrolito se ha estudiado mediante espesctroscopía de impedancia compleja...
Description
Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Químicas, Departamento de Química Inorgánica I, leída el 15-01-2016