Monoclinic Sr{1-x) Na{x) SiO{3-0.5x): Nuevos electrolitos de iones de óxido superior de nuevo tipo

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La electroquímica es electroquímica.
• La cerámica es cerámica.

Sus antecedentes:

• Los electrolitos de iones de óxido son cruciales para las células de combustible de óxido sólido (SOFC), las membranas de separación de oxígeno y los sensores de oxígeno.
• Bajar las temperaturas de funcionamiento de >800 °C a ~500 °C es un objetivo clave para los SOFC para reducir costos y mejorar la eficiencia.

Objetivo del estudio:

• Para investigar el dopaje de sodio (Na+) en el silicato de estroncio monoclino (SrSiO3) como una alternativa al dopaje de potasio (K+).
• Para mejorar la conductividad y la estabilidad de los iones de óxido para aplicaciones de SOFC a temperatura intermedia.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización de las soluciones sólidas Sr1-xNaxSiO3-0.5x.
• Medición de la conductividad de iones de óxido (σo) en función de la temperatura.
• Evaluación de la estabilidad del material con materiales típicos de ánodo y cátodo.

Principales resultados:

• Se logró un rango de solución sólida más amplio (0 < x ≤ 0.45) para Sr1-xNaxSiO3-0.5x en comparación con los análogos K+-dopados.
• Se alcanzó una conductividad de iones de óxido de σo ≥ 10−2 S·cm−1 a 525 °C.
• Los electrolitos dopados con Na+ exhibieron menor higroscopicidad y buena estabilidad con ánodos de Ni-compuesto y cátodos comunes de perovskita.

Conclusiones:

• El dopaje de Na + en SrSiO3 reduce efectivamente la temperatura de transición al trastorno de iones de óxido completo, mejorando la conductividad.
• Los electrolitos Sr1-xNaxSiO3-0.5x son candidatos prometedores para celdas de combustible de óxido sólido de temperatura intermedia debido a su conductividad y estabilidad.