Fabrication and mechanical characterization of BA1-xLaxFE1-y NBy O3-(0≤ X AND Y ≤ 0.1) miec perovskites

Abstract

La clase de compuestos que tienen una estructura de red cúbica o estructura cristalina ABX3 se denominan perovskitas y su estructura se conoce como estructura de perovskita. Las características electroquímicas y eléctricas del óxido de perovskita pueden alterarse con la selección adecuada de los elementos del sitio A y del sitio B (o combinaciones de elementos) y, finalmente, hacerlos más adecuados como materiales de componentes de SOFC y membranas de separación de gases. El óxido de ferrita de bario (BaFeO3-delta), un óxido de perovskita de membrana de electrodo rico en hierro, se utiliza ampliamente en las SOFC debido a la rápida cinética de intercambio superficial y a su elevada actividad electrocatalítica. En condiciones severas, presenta una buena estabilidad térmica y química y se ha utilizado ampliamente en muchas aplicaciones. Las capacidades de estas membranas de perovskita integradas aún no se han desarrollado del todo, aunque existen múltiples ventajas asociadas a estas membranas como el bajo coste de la energía en comparación con la producción de oxígeno convencional. En el caso del óxido de ferrita de bario BaFeO3-\delta (BFO), que suele existir como un compuesto multifásico, existe un desajuste de radio iónico entre el Ba y el Fe. Recientemente se están llevando a cabo muchas investigaciones para estabilizar la estructura de la red cúbica, centrándose en los efectos del dopaje del sitio B con elementos metálicos altamente cargados como el lantano (La) y el niobio (Nb) y en la optimización de las estrategias de dopaje. La mayor parte de los trabajos hacen hincapié en el rendimiento de los materiales recién desarrollados y en sus propiedades de conducción, por lo que la bibliografía asociada a las propiedades mecánicas y a la caracterización basada en ellas es limitada, lo que define completamente el objetivo del trabajo. En este trabajo, BaFeO3-\delta dopado con La en el sitio A y Nb en el sitio B utilizando el método sol-gel para la síntesis de polvos. La estructura cristalina de los materiales preparados se estudió mediante DRX, que mostró que el dopaje del BFO con La estabiliza la estructura cúbica y el dopaje con Nb estabiliza la estructura tetragonal. El efecto del dopaje con La y Nb sobre la microdureza y las curvas de tensión-deformación se analizaron mediante ensayos mecánicos cíclicos.