Desarrollo y estudio del desempeño de celdas de combustible tipo óxido sólido con configuración microtubular - Ramos Villegas, César Ignacio (Universidad Autónoma Metropolitana, 2015)
Las celdas de combustible tipo óxido sólido (SOFC) representan una buena alternativa para la conversión de la energía química de distintos hidrocarburos en energía eléctrica con eficiencias cercanas al 60 %. Las SOFC convencionales operan a temperaturas cercanas a 1000 °C. Actualmente se busca construir SOFC con una configuración microtubular y que operen a temperaturas intermedias (500-700 °C), para aplicaciones móviles. El óxido de cerio dopado con gadolinio, es una alternativa viable en lugar de zirconia estabilizada con itrio como electrolito debido a su alta conductividad iónica en el intervalo de 500-700°C. El presente estudio se centra en la optimización de las condiciones de fabricación de prototipos de SOFC con configuración microtubular. Los prototipos están conformados por un cermet de Ni-Ce0.8Gd0.2O2-x como ánodo, Ce0.8Gd0.2O2-x como electrolito y LaxSr (1-x) FeyCo (1-y) O3 (LSCF) como cátodo. La fabricación se basó en una técnica de recubrimiento por inmersión en suspensiones (dip coating) y los prototipos fueron caracterizados mediante microscopía electrónica de barrido y voltamperometría lienal. Se optimizaron las composiciones de las suspensiones (anódica, electrolítica y catódica), los parámetros de inmersión y los de sinterizado. Se obtuvieron prototipos de 1.5 cm de longitud y de 1.4 mm de diámetro, los espesores de la capa anódica se encuentran entre 100 a 250 µm, el del cátodo es de 20 µm aproximadamente y el espesor del electrolito se ubicó entre 7-10 µm. También se estimaron los tamaños promedio de poro para la capa anódica, el menor tamaño se obtuvo en las muestras basadas en las suspensión anódica A sinterizadas a 1420 ° C por 8 h y fue de 0.74 µm. La caracterización electroquímica mediante voltamperometría lineal no se pudo realizar de manera eficiente y los resultados de dicha caracterización muestran posibles problemas de contacto eléctrico entre los colectores de corriente y los prototipos, o bien a la posible baja reducción del ánodo. Para las mediciones eléctricas se utilizó un flujo de H2 de 25 ml/min humidificado al 3 %, en un intervalo de temperatura de 500 ° C a 700 ° C.