Tesis
Estudio de la técnica flash sintering en materiales para celdas de combustible de óxido sólido de baja temperatura.
Autor
Usuba Valdevenito, Jonathan Bernardo
Institución
Resumen
La técnica flash sintering es un método de sinterización asistido por campo
eléctrico, que permite la obtención de materiales cerámicos altamente
densificados, en muy pocos segundos y a temperaturas menores a las requeridas
mediante técnicas convencionales de sinterización, permitiendo un considerable
ahorro de tiempo y energía. En el presente trabajo, la técnica flash sintering fue
aplicada sobre materiales utilizados en celdas de combustible de óxido sólido
(SOFC) de temperatura intermedia. En primera instancia, se aplicó sobre el óxido
conductor iónico Ce0.9Gd0.1O1.95 (GDC), fabricado por tape casting y que se utiliza
como electrolito en las celdas. Posteriormente se aplicó sobre el compuesto
anódico formado por óxido de níquel y GDC (NiO-GDC). Se estudió el efecto de
distintos campos sobre la temperatura de inicio del evento flash, así como también
el efecto de la densidad de corriente sobre la microestructura. La densidad relativa
fue medida por el método de Arquímedes, mientras que la microestructura se
estudió por DRX y MEB. Las propiedades eléctricas se midieron con corriente
directa, por el método de 4 electrodos a distintas temperaturas y bajo atmosfera de
aire. Los resultados obtenidos para el GDC, revelan que el evento flash se
produce a una temperatura considerablemente menor que la necesaria para la
sinterización convencional, obteniéndose materiales altamente densificados a
600°C bajo un campo de 100V/cm. Por otro lado, el compuesto NiO-GDC presentó
reducciones aun mayores de temperatura de inicio bajo campos equivalentes. A
temperatura constante de solo 200°C y bajo un campo de 50V/cm, se obtienen
muestras con densidad relativa superior al 90%. La obtención de materiales
altamente densificados depende de la corriente eléctrica, mientras que la
activación del evento flash es dependiente del campo eléctrico. Además,
condiciones severas de campo y corriente incrementa la inestabilidad del proceso,
lo cual indica la existencia de límites superiores e inferiores de campo, dentro de
los cuales y por medio de la aplicación de la técnica, se obtienen resultados
adecuados de densificación.