Las pilas de combustible son una tecnología energética clave del futuro que emerge como fuentes de energía renovables y ecológicas. En particular, Las pilas de combustible de óxido sólido compuestas de materiales cerámicos pueden convertir directamente combustibles como la biomasa, GNL, y GLP a energía eléctrica. Los investigadores de KAIST han descrito una nueva técnica para mejorar la estabilidad química de los materiales de los electrodos que puede extender la vida útil empleando cantidades mínimas de metales.

El factor central que determina el rendimiento de las pilas de combustible de óxido sólido es el cátodo en el que se produce la reacción de reducción del oxígeno. Convencionalmente Los óxidos de estructura de perovskita (ABO3) se utilizan en cátodos. Sin embargo, a pesar del alto rendimiento de los óxidos de perovskita en la operación inicial, el rendimiento se degrada con el tiempo, limitando su uso a largo plazo. En particular, la condición de un estado de oxidación a alta temperatura requerido para el funcionamiento del cátodo conduce a un fenómeno de segregación de la superficie en el que las segundas fases, como el óxido de estroncio (SrOx), se acumulan en la superficie de los óxidos, resultando en una disminución en el rendimiento del electrodo. No se ha sugerido el mecanismo detallado de este fenómeno y una forma de inhibirlo eficazmente.

Usando química computacional y datos experimentales, El equipo del profesor WooChul Jung en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales observó que los estados de compresión locales alrededor de los átomos de Sr en una red de electrodos de perovskita debilitaron la fuerza del enlace Sr-O, que a su vez promueven la segregación del estroncio. El equipo identificó cambios locales en la distribución de la tensión en el óxido de perovskita como la principal causa de segregación en la superficie del estroncio. Con base en estos hallazgos, el equipo dopó diferentes tamaños de metales en óxidos para controlar la extensión de la tensión de la red en el material del cátodo e inhibió de manera efectiva la segregación del estroncio.

El profesor Jung dijo:"Esta tecnología se puede implementar agregando una pequeña cantidad de átomos de metal durante la síntesis de material, sin ningún proceso adicional ". Continuó, "Espero que esta tecnología sea útil para desarrollar electrodos de óxido de perovskita de alta duración en el futuro".