Noticias - Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales (Física, Química, Biología y Geología)
Diseño de conductores iónicos mediante ordenación catiónica.
Publicado el 05/09/2013 a las 16:01 horas
Visualización experimental de la difusión de oxígeno.
El compuesto PrBaCo2O5+δ (PBCO en lo sucesivo), con estructura tipo perovskita, está considerado como un excelente conductor mixto iónico-electrónico. Recientemente el equipo investigador liderado por los Profesores Masatomo Yashima y John A. Kilner del Instituto Tecnológico de Tokio (Japón) y el Imperial College London (Reino Unido) respectivamente, ha visualizado con éxito la difusión de oxígeno en la mencionada cobaltita. Además de conductores iónicos, conductores mixtos, como el señalado anteriormente, con valores elevados tanto de conductividad iónica como de conductividad electrónica son indispensables para mejorar la eficiencia de las pilas de combustible, electrolizadores sólidos y concentradores de oxígeno. En este sentido, debido a su elevada conductividad iónica, los óxidos basados en la estructura AA’B2O5+δ han sido ampliamente estudiados como nuevos conductores mixtos, donde A=tierra rara, A’=Ba, B=Co, y 5+δ es la concentración de oxígeno. De los óxidos basados en la estructura AA’B2O5+δ (A=La, Pr, Nd, Sm, Gd e Y; A’=Ba y B=Co), PBCO posee el mayor coeficiente de difusión de oxígeno. La estructura que da origen a la elevada conductividad iónica y como se produce la difusión de los iones óxido en el PBCO había sido sugerida mediante cálculos de Dinámica Molecular en el Imperial College pero faltaba comprobarlo experimentalmente. El Dr. Juan Peña Martínez y el Profesor Dr. John A. Kilner prepararon y caracterizaron una muestra de PBCO, incluyendo un estudio de sus propiedades eléctricas. El Profesor Dr. Masatomo Yashima y YiChing Chen analizaron la estructura y densidad nuclear de la muestra anteriormente preparada a 596 y 1000 °C mediante los métodos de Rietveld y de Máxima entropía a partir de los datos obtenidos por difracción in situ de neutrones utilizando el difractométro HERMES del Instituto para la Investigación de Materiales (Institute for Materials Research) de la Universidad de Tohoku (Japón) conectado al reactor de investigación JRR-3M de la Agencia de la Energía Atómica de Japón (Japan Atomic Energy Agency). La muestra fue caracterizada también mediante difracción de neutrones de alta resolución (iMateria, J-Parc) y difracción de rayos X sincrotrón (línea BL-4B2 de “Photon Factory”; KEK y BL02B2 de “Spring-8”). El trabajo demuestra un nuevo concepto en el diseño de materiales de elevada conductividad de iones óxido y cómo éste puede permitir el desarrollo de nuevos conductores iónicos para mejores pilas de combustible de óxido sólido y concentradores de oxígeno.
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