Caracterización de propiedades mecánicas de Ba0.95La0.05FeO3-d en ambiente controlado

Abstract

En el contexto de la investigación de materiales para celdas de combustible de óxido sólido (SOFC, Solid Oxide Fuel Cell) y con el objetivo de promover el desarrollo de dispositivos que contribuyan ecológicamente con el medioambiente, surge la necesidad de investigar materiales que posean propiedades electroquímicas y mecánicas compatibles con la alta demanda energética que se intensifica en la industria. Dentro de los materiales que asoman como candidatos prometedores, están las perovskitas, en particular, el óxido de ferrita de bario (BaFeO3−δ , o bien, BFO), que ha demostrado buenas características en SOFC. Dentro de las propiedades exhibidas por el BFO, des- tacan los bajos costos y su estabilidad química a altas temperaturas, pero al momento de disminuir la temperatura, su estructura cristalina se vuelve inestable y la capacidad de trasporte de oxígeno se ve deteriorada. Así, surge la técnica del dopaje para mantener la estructura y propiedades estables a tempera- turas más bajas, por lo que este estudio está orientado a un material en particular. De este modo, se incluye lantano en la síntesis de la perovskita BFO, transformándola en Ba0.95La0.05FeO3−δ (BLFO), la cual exhibe resultados positivos para su uso como electrodo en SOFC. Este trabajo se centra en la caracterización de propiedades del óxido de ferrita de bario dopado con lantano en un ambiente controlado, analizando cómo afecta la presencia de nitrógeno en el comportamiento del material durante ensayos mecánicos para obtener propiedades elásticas. La metodología incluye la síntesis de polvos, compactación, fabricación de muestras, y la realización de ensayos de creep y compresión cíclica en atmósfera controlada a diferentes temperaturas, utilizando un método de medición de deformaciones con correlación de imágenes digitales para caracterizar las propiedades termomecánicas del BLFO. El trabajo se lleva a cabo en la Facultad de Ciencias Físicas y Matemá- ticas de la Universidad de Chile. Se logra el objetivo general del trabajo, pudiendo caracterizar el material de acuerdo a los en- sayos de compresión aplicados. Dentro de las principales conclusiones del trabajo se destaca que al realizar ensayos de compresión en atmósfera de nitrógeno, la deformación es mayor y tiene una pendiente más pronunciada que con respecto al aire, debido que la presión parcial de oxígeno dis- minuye en presencia de éste gas. También, existe un comportamiento inusual, donde se presencia deformación negativa, debido a la presencia de impurezas. Las muestras aumentan su densidad al agregar un paso extra de molienda con molino de bolas de rodillos.