20 40 60 80 100 120 140 160

MATERIAL de ANODO

NPD

Pbnm

Ca(V4+

0.5Mo

4+

0.5)O

3

Inte

nsity (

a. u

.)

2 (deg)

0 200 400 600 800 10000

50

100

150

200

250

300

350

400

Cátodo

SrCo0.90

Sb0.10

O3

T ( ºC)

(

Sc

m-1)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.80.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2 SrCo0.95

Sb0.05

O3

dry H2

800ºC

850ºC

750ºC

pow

er

density

(W/c

m2)

cell

voltage (

V)

Current density (A/cm2)

0.0

0.2

0.4

0.6

Caracterización de Materiales

Difracción de rayos X y neutrones

Análisis térmico ATD y TG

Medidas de ConductividadEléctrica (ac/dc)

Análisis Dilatométrico

Test en Celda…más información

200 400 600 800 1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

Sr0.8

Ba0.2

CoO2.5 780º

895º

610º430º

250º

cooling

cooling

cooling

heating

heating

AT

D (

V)

Temperature (ºC)

200 400 600 800 100099.5

100.0

100.5

101.0

101.5

102.0

cooling

cooling

heating

heating

Sr0.8

Ba0.2

CoO2.5

TG

(%

)

Temperature (ºC)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

L

/L0 (

%)

T (ºC)

y =0,25

y =0,1

y =0,5

y =0,75

y =1

Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid

Óxidos avanzados para Pilas de Combustible

Perovskita

Prensa de pistón-cilindro

Lower RAM (-)

Upper RAM (+)

water cooling

thermocouple

CW piston

(3/4’’)

Pressure

Vessel

CW

graphite heater pyrex (pressure medium)

BN

pyrophyllite cup

temperature control

MgO

+

-

SOL: Solución de los metales involucrados

GEL: Resina, con distribución aleatoria de los cationes

Precursores altamente reactivos

Eliminación mat. orgánica

Reacción en estado sólido

Alta presión hidrostática (35kbar y 1400 ºC)

e-

e-

CombustibleReducción H2 + O2- => H2O + 2e-

AireOxidación ½ O2 + 2e- => O2-

Electrolito denso O2-O2-

Reacción global: H2 + 1/2O2 H2O G = 238 kJ/mol

Electrodos: Conductores mixtos (e-, O2-)Electrolito: Conductor puramente iónico (O2-)

Pila de combustible

Tipos de Pilas

Materiales para Pilas

Ánodos

Cermet (composite)Perovskitas

Cátodos

Perovskitas, Ruddlesden-Popper

Electrolitos

Fluoritas, Perovskitas

Aplicaciones tecnológicasGeneración de electricidad en centrales de gran potencia.Sistemas de propulsión en el sector urbano.Sistemas de cogeneración de energía.

Métodos de síntesis

Cerámicos

Vía húmeda: Sol-Gel

Alta Presión

Alta presión de O2

300 bares 1000ºC

Fluorita Laminar

Una pila de combustible genera energía eléctrica por un proceso electroquímico con mucho mayor rendimiento que la combustión

Pilas de óxido sólido: los electrodos y el electrolito son óxidos metálicos

600-1000 ºCÓxido sólidoÓxido sólido (SOFC)

600-700 ºCCarbonato Li, KCarbonatos fundidos (MCFC)

200-220 ºCÁcido fosfóricoÁcido fosfórico (PAFC)

50-100 ºCKOHAlcalina (AFC)

60-80 ºCPolímero sólidoElectrolito polimérico (PEMFC)

Temperatura de operaciónElectrolitoTipos de pilas de combustible

600-1000 ºCÓxido sólidoÓxido sólido (SOFC)

600-700 ºCCarbonato Li, KCarbonatos fundidos (MCFC)

200-220 ºCÁcido fosfóricoÁcido fosfórico (PAFC)

50-100 ºCKOHAlcalina (AFC)

60-80 ºCPolímero sólidoElectrolito polimérico (PEMFC)

Temperatura de operaciónElectrolitoTipos de pilas de combustible

1.- A. Aguadero et al. Dalton Transactions 2006, 4377-43832.- A. Aguadero et al. Chemistry of Materials2007, 19, 6437-64443.- J.A. Alonso et al. Progress in solid state chemistry, 2008, 36, 134-1504.- A. Aguadero et al. Journal of Power Sources 192 (2009), pp. 78-83