Adaptación de las películas finas de óxido para pilas de combustible
La reducción de la temperatura de operación de las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC) limitaría la degradación de los materiales y reduciría los costes globales. El reto estriba en encontrar materiales que rindan bien a temperaturas menores (es decir, mejores electrodos y electrolitos). Entre los materiales más interesantes para cátodos se encuentran los conductores mixtos iónicos y electrónicos (MIEC), capaces de conducir tanto iones como electrones convencionales. En un nuevo estudio financiado con fondos europeos se han combinado por primera vez innovadoras técnicas experimentales para determinar la estructura y la función de las cerámicas MIEC más interesantes. El proyecto «Design of new engineered oxide thin films with tailored properties» (ENGINEERED OXIDES) permitió el descubrimiento de propiedades de intercambio y difusión de oxígeno. Los estudios de las cerámicas MIEC pusieron de manifiesto unas propiedades de transporte iónico que no son uniformes desde el punto de vista espacial. El equipo científico investigó monocristales y películas epitaxiales para entender mejor su anisotropía inherente. Innovadoras técnicas de medición revelaron por primera vez la anisotropía de la difusión de oxígeno a nivel experimental en ciertos materiales prometedores para cátodos (perovskitas dobles). En un trabajo sin precedentes, el equipo investigador estudió la manera en que la temperatura depende de la estructura atómica superficial y de la reconstrucción/relajación de los monocristales. Los modelos estructurales se correlacionaron con los datos experimentales asociados a la capa superficial más externa y se obtuvieron los perfiles de profundidad más cercanos a la superficie. El equipo investigador realizó mediciones pioneras del intercambio de oxígeno en superficie y de las propiedades de difusión en combinaciones de películas finas compuestas de capas de distinta composición con resolución espacial. Los resultados, además de ofrecer información relevante, permiten demostrar las posibilidades que ofrece el explorar materiales de muy diversa composición en un único experimento de deposición de película fina. Además, en el ámbito de la ciencia de las superficies se llevaron a cabo numerosos estudios detallados de diversos materiales catódicos, tanto películas finas como monocristales, que constituyen el primer paso en esta disciplina. El conocimiento adquirido y las metodologías demostradas en el seno del proyecto ENGINEERED OXIDES sientan las bases para el desarrollo de nuevos SOFC de alto rendimiento y bajo coste. Igualmente, se espera que los resultados contribuyan a mejorar el rendimiento de gran cantidad de dispositivos de conversión de energía electroquímica. En definitiva, el equipo científico ha realizado aportaciones muy valiosas para la evolución del plan de energías limpias de la Unión Europea.
