Compensación de expansión térmica para cátodos de pila de combustible de alto rendimiento

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Conversión de energía

Sus antecedentes:

• El desarrollo comercial de pilas de combustible de óxido sólido se enfrenta a desafíos debido a la inestabilidad termomecánica.
• Los gradientes de deformación interna de la expansión térmica no coincidentes causan la degradación, la delaminación y la fractura de las células de combustible.

Objetivo del estudio:

• Para lograr la compatibilidad termomecánica entre los componentes de las pilas de combustible de óxido sólido, específicamente el cátodo y el electrolito.
• Mejorar la estabilidad y la actividad electroquímica de los electrodos de pila de combustible.

Principales métodos:

• Se utilizó la sinterización reactiva para combinar una perovskita a base de cobalto con un material de expansión térmica negativa.
• Se formó un electrodo compuesto con un comportamiento de expansión térmica adaptado al electrolito.
• Investigó la formación de una nueva interfase y deficiencias del sitio A en la perovskita durante la calcinación.

Principales resultados:

• Desarrolló un electrodo compuesto que exhibe un comportamiento de expansión térmica bien emparejado con el electrolito.
• El electrodo compuesto demostró una alta actividad electroquímica y una excelente estabilidad.
• Se ha identificado una nueva interfase y deficiencias en el sitio A que contribuyen a mejorar el rendimiento.

Conclusiones:

• La introducción de un desplazamiento de expansión térmica a través de la sinterización reactiva de materiales de expansión térmica negativa es una estrategia viable.
• Este enfoque ofrece un método general para desarrollar electrodos totalmente compatibles y altamente activos para pilas de combustible de óxido sólido.
• Superar la inestabilidad termomecánica es clave para avanzar en la tecnología de celdas de combustible de óxido sólido.