Síntesis y caracterización de materiales oxídicos: perovskitas diseñadas como conductores ionicos electrónicos

Abstract

La tesis versa sobre la exploración experimental de una familia de compuestos conocidos como elpasolitas, investigando su potencial aplicación en celdas de combustible tipo SOFC. Estos compuestos presentan una estructura derivada de las criolitas, con octaedros metal-oxígeno desconectados, guardando una similitud con las perovskitas. La tesis se enfoca en el estudio de la fase Sr11Mo4O23 , investigando el dopaje con metales para mejorar la conductividad iónica. Entre los principales hallazgos se encuentra: - Síntesis de fases cúbicas mediante dopaje con metales aliovalentes, lo que mejora la conductividad y reduce la temperatura de síntesis. El dopaje con Nb, en particular, resultó ser el más eficaz, alcanzando niveles de conductividad comparables a materiales estándar como YSZ. - Comparación de métodos de síntesis: el método de citrato mostró una mayor homogeneidad y calidad en las muestras frente al método de estado sólido. - Impacto de los dopantes: los metales de transición como Nb y Ta mostraron mejoras en las propiedades de transporte, mientras que otros como el aluminio presentaron efectos negativos inesperados. - Análisis estructural mediante cristalografía y técnicas avanzadas (sincrotrón y neutrones) permitió comprender cómo los dopantes afectan la estructura, particularmente la posición de los átomos de oxígeno, clave para la conducción de iones. - Medidas de transporte, usando espectroscopia de impedancia, revelaron una buena conductividad a altas temperaturas (650-700 °C), con un mecanismo de conducción entre granos. Finalmente, se destaca la importancia de una estructura cúbica estable para las propiedades de conducción de los materiales, y la necesidad de lograr una morfología adecuada para soportar las condiciones exigentes de las celdas de combustible.