Estudio de la fase Ruddlesden-Popper LaSr3Fe1.5Co1.5O10-d como cátodo de celdas de combustible de óxido sólido

Abstract

Se estudiaron las propiedades estructurales, eléctricas y electroquímicas a altas temperaturas del compuesto LaSr3Fe1.5Co1.5O10-d(LSFCO) perteneciente a la serie Ruddlesden Popper (RP) An+1BnO3n+1con n=3. Dichas propiedades son interesantes debido a la posibilidad de dicho material en dispositivos electroquímicos como Celdas de Combustible de Óxido Sólido (SOFC). En el estudio estructural se evaluaron los coeficientes de expansión lineal y volumétrico. Se obtuvo que la expansión a lo largo del eje c solo involucra expansión del bloque perovskita mientras que la capa cloruro de sodio permanece constante. A partir de mediciones transporte eléctrico fue posible proponer un modelo de defectos del compuesto considerando la existencia simultánea de portadores de carga localizados y deslocalizados. Se encontró que la conductividad eléctrica presenta un comportamiento térmicamente activado por un mecanismo de polarones grandes. Finalmente, las mediciones electroquímicas mostraron los mecanismos que tienen lugar durante la reducción de oxígeno en un electrodo de LSFCO. Se compararon los resultados obtenidos para este miembro de la Serie RPde n=3 con los reportados para los demás miembros con n = 1, n = 2 y n = inf.

In this work the structural, electrical and electrochemical properties at high temperatures of the Ruddlesden-Popper phase with n=3 LaSr3Fe1.5Co1.5O10- (LSFCO) were studied. These properties are interesting in relation with the possibility to use that material in electrochemical devices as Solid Oxide Fuel Cell (SOFC). The linear and volumetric expansion coefficients were evaluated. The total linear expansion along the c axis mainly affects the perovskite block while the width of the rock salt layers remains stable with temperature. From electrical transport measurements was possible to propose a defect model that includes the presence of both localized and delocalized charge carriers. It was found that the electrical conductivity exhibits behavior thermally activated mechanism for large polaron. Finally, electrochemical measurements showed the mechanisms that take place during the oxygen reduction electrode LSFCO. The results obtained for this member of the RP Series with n = 3 were compared with those reported for other members with n = 1, n = 2 and n = ∞.