Efecto de los tratamientos térmicos en la circona depositada por HVSFS para pilas de combustible de óxido sólido

Abstract

Las pilas de combustible son sistemas electroquímicos en los que la energía de una reacción química se convierte directamente en electricidad. A diferencia de la pila eléctrica o batería, una pila de combustible no se acaba ni necesita ser recargada, funciona mientras el combustible y el oxidante le sean suministrados desde fuera de la pila. Uno de sus beneficios más relevantes es la no emisión de contaminantes. Las pilas de óxido solido (SOFC) se basan en la capacidad de ciertos óxidos a permitir el transporte de iones óxido a temperaturas moderadamente altas (600-1000ºC), consiguiéndose eficiencias de hasta un 85% con la cogeneración. Uno de los objetivos que se persiguen en las SOFC es la disminución de la temperatura de trabajo. Este hecho se ha conseguido utilizando como interconectores materiales metálicos los cuales permiten disminuir hasta los 800°C la temperatura de funcionamiento de la pila. La técnica HVSFS (High Velocity Suspension Flame Spraying) permite depositar capas muy delgadas y muy densas. Por este motivo se presenta como una nueva técnica para depositar el electrolito (circona 8YSZ) en las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC). El objetivo del proyecto es estudiar la integridad del electrolito y su adherencia al ánodo en condiciones de servicio. Para ello se han llevado a cabo tratamientos isotérmicos y cíclicos a 800°C durante largos periodos de 400, 600 y 900 horas. Las muestras tratadas se han analizado por microscopia óptica, microscopia electrónica de barrido y microcopia de haz de iones localizados, y se han evaluado por medidas de rugosidad, dureza, nanoindentación y ensayos de rallado. Los resultados del proyecto ponen de manifiesto que los tratamientos térmicos provocan un incremento de la dureza del electrolito y un aumento de la fragilidad. Como consecuencia la adherencia del electrolito al sustrato disminuye de forma significativa. Hay que destacar que estos fenómenos tienen lugar en mayor grado en aquellas probetas sometidas a tratamientos cíclicos en comparación con los mantenimientos isotérmicos a la misma temperatura y periodo de exposición.