Perovskitas LSCF (Lanthanum, Strontium and Cobalt Ferrites) obtenidas por el método sol-gel para su potencial aplicación en celdas de combustible de óxido sólido
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v11i14.32489Palabras clave:
Perovskita; LSCF; Pila de combustible; Cátodo.Resumen
Las pilas de combustible son una de las soluciones más eficientes y eficaces a los problemas medioambientales y de alta demanda energética. Son dispositivos que transforman la energía química en energía electroquímica, lo que permite una eficiencia mucho mayor que los métodos convencionales de conversión termomecánica. Las perovskitas de ferrita de lantano, estroncio y cobalto (LSCF) han sido ampliamente estudiadas para su aplicación como cátodos en celdas de combustible de óxido sólido (SOFC) debido a su alta conductividad eléctrica, alta estabilidad térmica y química, baja diferencia en el coeficiente de expansión térmica y compatibilidad fisicoquímica con los demás componentes de las células. El objetivo de este trabajo fue sintetizar perovskitas tipo La0.7Sr0.3Co0.5Fe0.5O3 por el método sol-gel, y evaluar el potencial de aplicación como cátodo para celdas de combustible. Los resultados obtenidos por DRX indican que el método sol-gel calcinado a 900ºC obtuvo una cantidad de fase perovskita superior al 95%. Las imágenes FEG-MEV de película LSCF producida con 4 capas mostraron una mejor calidad. Así, los resultados obtenidos por DRX y FEG-MEV, indican que el método sol-gel calcinado a 900ºC tiene una aplicación potencial como cátodo en pilas de combustible de óxido sólido.
Citas
Albuquerque, D. S., Melo, D. M. A., Medeiros, R. L. B. A., Costa, R. C. P., Maziviero, F. V., Carvalho, F. C., & Ruiz, J. A. C. Ruiz. (2021). Evaluating the Reactivity of CuO-TiO2 Oxygen Carrier for Energy Production Technology with CO2 Capture. Research, Society and Development 10 (12 SE-): e514101220596. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i12.20596.
Anderson, Mark T, Greenwood, K. B., Taylor G. A., & Poeppelmeier K. R. (1993). B-Cation Arrangements in Double Perovskites. Progress in Solid State Chemistry, 22 (3), 197–233. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/0079-6786(93)90004-B.
Andrade, C. E. C., Holanda F. S. R., Ubirajara, W. M., Bandeira, A. A., & Santos L. D. V. (2020). A Bibliometric Analysis of the Literature Applied to Transfer of Fuel Cell Technology. Research, Society and Development 9 (12 SE-): e22391211021. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i12.11021.
Arandiyan, H., Mofarah, S. S., Sorrell, C. C., Doustkhah, E., Sajjadi, B., Hao, D., Wang, Y., Sun, H., Ni, Bing-Jie, Rezaei, M. Shao & Z., Maschmeyer, T. (2021). Defect engineering of oxide perovskites for catalysis and energy storage: synthesis of chemistry and materials science. Chemical Society Reviews, 50, 10116-10211. https://doi.org/10.1039/D0CS00639D.
Boudghene, S. A., & Traversa, E. (2002). Fuel Cells, an Alternative to Standard Sources of Energy. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 6(3), 295–304. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/S1364-0321(01)00015-6.
Cheng, J., Qian W., Wang P., & Tian, C. (2022). A High Activity Cathode of Sm0.2Ce0.8O1.9 Decorated Mn1.5Co1.5O4 Using Ion Impregnation Technique within a Solid Oxide Fuel Cell System. Solid State Sciences, 131, 106962. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2022.106962.
Costilla-Aguilar, S. U., Escudero, M. J., Cienfuegos-Pelaes, R. F., & Aguilar-Martínez, J. A. (2021). Double Perovskite La1.8Sr0.2CoFeO5+δ as a Cathode Material for Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cells. Journal of Alloys and Compounds, 862, 158025. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.158025.
Fatah, A. F., Mohamad, A. A., Muchtar, A., & Hamid, N. A. (2021). Physical Characterization of LSCF-CuO via Enhanced Modified Sol–Gel Method for Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cells (IT-SOFCs). Materials Today: Proceedings, 46, 2052–57. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.03.141.
He, A., Onishi, J., Shikazono, N. (2020). Optimization of electrode-electrolyte interface structure for solid oxide fuel cell cathode. Journal of Power Sources, 449, 227565. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2019.227565.
Kaur, P., & Singh, K. (2020). Review of Perovskite-Structure Related Cathode Materials for Solid Oxide Fuel Cells. Ceramics International, 46 (5), 5521–35. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.11.066.
Klafke, Y. R., Mata, M. M., Santos, I. M. G., Alves, M. C. F., & Simões, S. S. (2021). Performance Evaluation of the SrZrxSn1-XO3 Photocatalytic System for Remazol Yellow Dye Degradation Employing Box-Behnken Design. Research, Society and Development 10 (2 SE-), e48610212328. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i2.12328.
Liu, J., Co A. C., Paulson, S., & Viola I Birss. (2006). Oxygen Reduction at Sol–Gel Derived La0.8Sr0.2Co0.8Fe0.2O3 Cathodes. Solid State Ionics 177 (3), 377–87. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ssi.2005.11.005.
Piao, J., Sun, K., Zhang N., & Xu S. (2008). A Study of Process Parameters of LSM and LSM–YSZ Composite Cathode Films Prepared by Screen-Printing. Journal of Power Sources 175 (1), 288–95. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2007.09.078.
Stambouli, A. B., & Traversa, E. (2002). Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs): A Review of an Environmentally Clean and Efficient Source of Energy. Renewable and Sustainable Energy Reviews 6 (5), 433–55. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/S1364-0321(02)00014-X.
Ufa, R. A., Malkova, Y. Y., Rudnik, V. E., Andreev, M. V., & Borisov, V. A. (2022). A Review on Distributed Generation Impacts on Electric Power System. International Journal of Hydrogen Energy, 47 (47), 20347–61. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.04.142.
Wang, L., Wang, P., Geng, C., Cao H., Xu C., Cheng, J., & Hong T. (2020). A Novel Core-Shell LSCF Perovskite Structured Electrocatalyst with Local Hetero-Interface for Solid Oxide Fuel Cells. International Journal of Hydrogen Energy, 45 (20), 11824–33. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.02.130.
Xu, Q., Guo, Z., Xia, L., He, Q., Li, Z., Bello, I. T., Zheng, K., & Ni M. (2022). A Comprehensive Review of Solid Oxide Fuel Cells Operating on Various Promising Alternative Fuels. Energy Conversion and Management, 253, 115175. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.enconman.2021.115175.
Yatoo, M. A, & Skinner, S. J. (2022). Ruddlesden-Popper Phase Materials for Solid Oxide Fuel Cell Cathodes: A Short Review. Materials Today: Proceedings, 56, 3747–54. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.12.537.
Zhao, H., Li, W., Wang, H., Zhou, J., Sun, X., Wang, E., Zhao, L., Dong, B., & Wang, S. (2022). Surface Modification of La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3 Cathode by Infiltrating A-Site Deficient Non-Strontium La0.94Ni0.6Fe0.4O3 Perovskite for Solid Oxide Fuel Cells. Applied Surface Science, 572, 151382. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.151382.
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2022 Lívia Cristina de Oliveira Felipe; Dulce Maria de Araújo Melo; Rodolfo Luiz Bezerra de Araújo Medeiros; Tomaz Rodrigues de Araújo; Artejose Revoredo da Silva; Luís Paulo da Silva Dias; Gilvan Pereira de Figueredo
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Los autores que publican en esta revista concuerdan con los siguientes términos:
1) Los autores mantienen los derechos de autor y conceden a la revista el derecho de primera publicación, con el trabajo simultáneamente licenciado bajo la Licencia Creative Commons Attribution que permite el compartir el trabajo con reconocimiento de la autoría y publicación inicial en esta revista.
2) Los autores tienen autorización para asumir contratos adicionales por separado, para distribución no exclusiva de la versión del trabajo publicada en esta revista (por ejemplo, publicar en repositorio institucional o como capítulo de libro), con reconocimiento de autoría y publicación inicial en esta revista.
3) Los autores tienen permiso y son estimulados a publicar y distribuir su trabajo en línea (por ejemplo, en repositorios institucionales o en su página personal) a cualquier punto antes o durante el proceso editorial, ya que esto puede generar cambios productivos, así como aumentar el impacto y la cita del trabajo publicado.
