Dilatación termoquímica del cerámico srfe0.2co0.8o3-δ

Abstract

Los conductores mixtos (electrónicos e iónicos) de alta temperatura son utilizados como cátodos en celdas de combustible de óxido sólido (SOFC) y como membranas para la separación de oxígeno (ITM). Para el diseño y fabricación de ambos dispositivos, es importante conocer el comportamiento del material para distintas temperaturas y presiones parciales de oxígeno. En las SOFC, diferencias en la dilatación de sus partes puede llevar al desacoplamiento de las mismas, mientras que las ITM pueden fracturarse si la diferencia en la dilatación en sus extremos supera cierto valor. El compuesto SrFe0.2Co0.8O3-δ es de especial interés debido a que presenta el mayor valor de permeabilidad de oxígeno dentro del grupo SrxLa1-xFeyCo1- yO3-, aunque sufre una transformación de fase perovskita-brownmillerita que altera en forma negativa sus propiedades de transporte. En éste trabajo, se evaluó la dilatación lineal de este material en función de la temperatura en atmósfera abierta y en función de presión parcial de oxígeno para las isotermas de 500, 600, 700 y 800ºC. La concentración de vacancias en función de la presión parcial de oxígeno para distintas isotermas fue tomada de la bibliografía, para obtener una expresión cuadrática en la temperatura y la concentración de vacancias para la dilatación de la fase tipo perovskita del material

The high temperature mixed conductors are used as cathode material in solid oxide fuel cells (SOFC) and as a material for oxygen separation membranes (ITM). For the design and manufacturing of both devices is important to know the behavior of the material at different temperatures and oxygen partial pressures. In the SOFC differences in the dilatation of its parts could lead to disconnections between them, and the ITMs could fracture as consequence of a difference in the dilatation of its ends. The SrFe0.2Co0.8O3- compound is of special interest because it has the highest oxygen permeability of the SrxLa1-xFeyCo1-yO3-δ group, but it suffers a perovskitebrownmillerite phase transformation that modifies in a negative way its transport properties. In this paper we measure the linear dilatation of this compound as function of the temperature in open atmosphere and as function of the oxygen partial pressure for the 500, 600, 700 and 800ºC isotherms. The vacancy concentration as function of the oxygen partial pressure for different isotherms have been taken from the literature, to obtain a quadratic expression in temperature and vacancies concentration of the perovskite phase material's dilatation