Cermets texturados de ni-ysz y co-ysz para anodos sofc

Resumen:

El trabajo desarrollado en esta tesis ha consistido esencialmente en la producción de cermets (compuestos metal-cerámica) porosos de Ni-YSZ (circona estabilizada con itria) y Co-YSZ, para su utilización como ánodos en pilas de combustible de óxido sólido (SOFC). Para ello, hemos partido de eutécticos NiO-YSZ y CoO-YSZ respectivamente, con una microestructura optimizada para conseguir una buena percolación de poros, metal e YSZ en el cermet resultante, así como un buen CTE (Coeficiente de Expansión Térmica) que permita su integración en la celda, y una geometría favorable para desarrollar una alta densidad de TPBs (Región de Puntos Triples de metal, poro y cerámica donde transcurren las reacciones electroquímicas). Los eutécticos de partida se han fabricado utilizando las técnicas de fusión zonal por láser y la posterior solidificación direccional, una vez determinados los parámetros constitucionales y de crecimiento. Los cermets se produjeron por reducción de los óxidos eutécticos en atmósfera controlada, en donde se aprovechó el carácter de conductor de oxígeno de la YSZ. Previamente, se estudiaron los mecanismos de reducción de ambos materiales. Todos los materiales, tanto los de partida como los finales, han sido caracterizados. En particular, hemos estudiado su microestructura, composición y orientación cristalográfica de las fases, transporte de gases y electrónico, así como estudios de envejecimiento. En colaboración con G. GarcÍa y A. Figueras (ICMAB) hemos fabricado y caracterizado una semicelda ánodo-electrolito, con un electrolito de YSZ ultradelgado depositado por CVD. No ha sido posible construir una celda completa usando este tipo de ánodos, debido a la dificultad de obtener grandes superficies de muestra libres de grietas que han retrasado estos experimentos, pero sí se han fabricado y caracterizado celdas SOFC producidas por métodos cerámicos convencionales. Esta memoria se organiza de la forma siguiente: