Caracterización de termofluencia de Ba0,95La0,05FeO3−δ (BLFO) para celdas de combustibles de óxido sólido

Abstract

El desarrollo tecnológico y crisis climática actual, exigen el perfeccionamiento de métodos de generación energética amigables con el medio ambiente. Las celdas de combustible óxido sólido suponen una tecnología limpia para la obtención de electricidad, esta utiliza la reacción electroquímica de óxido reducción y emite una escasa cantidad de gases de efecto invernadero. Las condiciones de trabajo de estos equipos requieren componentes fabricados con materiales de alta resistencia térmica, conductividad eléctrica e iónica. Las perovskitas son materiales con fórmula química ABO3, dependiendo de los cationes A y B utilizados, adquirirá diferentes propiedades como aquellas requeridas por las celdas. El objetivo de este trabajo es caracterizar el cerámico perovskita BLFO de acuerdo a su comportamiento de temofluencia o creep. También se estudiará el efecto del esfuerzo y temperatura en los ensayos, además de comparar su estructura y microestructura antes y después de las pruebas. La síntesis de los polvos de BLFO se llevó a cabo con el método sol-gel, fabricando muestras en forma de barras. La caracterización mecánica se efectuó por medio de ensayos de termofluencia en compresión, cuantificando la deformación de las muestras con el método de correlación digital de imágenes. El análisis estructural se efectuó con un difractómero, mientras que para la microestructura se utilizaron microscopio óptico y microscopio electrónico de barrido. Todas las labores se realizan en las dependencias de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, requiriendo equipos del Departamento de Mecánica, Física y Química. Entre los resultados de ensayos creep, se detecta un comportamiento anormal en la deformación de las muestras, ya que se presentan tasas de deformación negativas. Desde el análisis DRX se observa la aparición de una segunda fase luego de los ensayos. De acuerdo a lo anterior, no es posible atribuir los resultados de tamaño de grano obtenidos en el microscopio óptico, a la deformación del material. Con el microscopio electrónico de barrido se localizan la nueva fase en los bordes e interior de grano del material original, de acuerdo al análisis esta posee un mayor porcentaje de bario y lantano, considerando que el material se expande durante los ensayos, se presenta el óxido de lantano como candidato a segunda fase. Se cumple el objetivo general y específicos del trabajo de investigación, el material BLFO fabricado se encuentra en un estado metaestable, debido a que entre 20MPa-40MPa de compresión y 700oC-900oC de temperatura su comportamiento mecánico y estructural es inestable. Igualmente se propone mejorar los métodos de fabricación de muestras y determinar los rangos funcionales específicos para la perovskita BLFO.