El diario de aleaciones y compuestos ha publicado un artículo en coautoría del Instituto de Química y Mecanoquímica del Estado Sólido (la Rama de los Urales de la Academia de Ciencias de Rusia), el Centro Internacional de Física de Donostia, y el Instituto de Electrónica y Matemáticas de Moscú HSE Tikhonov sobre las características de los óxidos de perovskita doble cúbicos. Hasta la fecha, Las mediciones experimentales de las características de los minerales no se han correspondido con los resultados del modelado teórico. El trabajo marca la primera vez que los investigadores se han propuesto la tarea de explicar esta disparidad. Los datos obtenidos permitirán a los investigadores mejorar las tecnologías de pilas de combustible de baja temperatura, una de las principales alternativas a las fuentes actuales de electricidad.
Existe un apoyo creciente entre los investigadores para el uso de pilas de combustible en lugar de las baterías galvánicas más conocidas. Las baterías típicas contienen cantidades limitadas de sustancias que se utilizan para generar electricidad; una vez que la batería se queda sin combustible, deja de funcionar. En pilas de combustible, El combustible de hidrógeno se mezcla con oxígeno para generar electricidad. calor, y agua, con el combustible alimentado desde el exterior y el oxígeno tomado del aire. Esto significa que dichas baterías pueden funcionar siempre que tengan una fuente de alimentación estable. El único subproducto del proceso es el agua, lo que hace que las celdas sean una alternativa ecológica a las baterías a base de manganeso o zinc, que deben eliminarse al final de su vida.
Las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC) son una tecnología cada vez más prometedora. Las celdas utilizan un material cerámico (como dióxido de circonio) como electrolito, un medio entre los electrodos cargados positiva y negativamente. Las ventajas de las pilas de combustible de óxido sólido incluyen alta eficiencia, fiabilidad, la capacidad de funcionar con diferentes tipos de combustible, y un costo relativamente bajo.
Es más, a diferencia de otros tipos de pilas de combustible, No es necesario que las SOFC sean planas con un electrolito entre los electrodos. Pueden tomar diferentes formas, como tubos a través de los cuales fluye aire o combustible a través del lado interior, con otro gas fluyendo a lo largo del lado exterior.
Las pilas de combustible de óxido sólido también tienen una desventaja principal:requieren altas temperaturas (alrededor de 500-1000 ° C) para sostener las reacciones químicas necesarias. Se requieren catalizadores de platino costosos para usar SOFC a temperaturas más bajas, lo que aumenta enormemente el costo de las pilas de combustible.
Por esta razón, muchos investigadores han estado buscando formas de disminuir las temperaturas de funcionamiento de las pilas de combustible de óxido sólido sin comprometer la eficiencia de su generación de electricidad. Las áreas de investigación en el campo incluyen la búsqueda de catalizadores altamente activos para las reacciones requeridas, el desarrollo de técnicas para sintetizar componentes SOFC, y la creación de materiales eficaces para electrodos.
Los investigadores han propuesto el uso de minerales similares a la perovskita como electrolitos con las propiedades requeridas para aplicaciones industriales. Las perovskitas son una clase de minerales compuestos por dos iones cargados negativamente y un ión cargado positivamente unidos entre sí. Los autores propusieron utilizar óxido complejo de molibdatos con estructura A de doble perovskita 2 MeMoO 6 , donde A representa calcio, estroncio, o bario, y Me representa metales 3d o magnesio.
Las composiciones en las que A =estroncio y Me =magnesio o níquel se han identificado como las más prometedoras. Estos óxidos presentan una buena conductividad eléctrica en condiciones reductoras, así como tolerancia a las impurezas de azufre y óxido de carbono en el gas combustible.
A pesar de su atractivo desde un punto de vista práctico, las propiedades de los óxidos de molibdeno de tipo perovskita doble como el Sr 2 Mg 1 − x Ni X Mugir 6 no se entienden completamente. Las mediciones experimentales de las propiedades de las sustancias difieren de las predicciones teóricas derivadas de modelos computacionales, que dependen en gran medida de las suposiciones iniciales y del código de software utilizado.
Los autores del artículo han hecho el primer intento de combinar el modelado por computadora del espectro electrónico de la sustancia con datos experimentales de cómo Sr 2 Mg 1-x Ni X Mugir 6 Conduce corriente eléctrica. Los resultados apoyan la naturaleza semiconductora de Sr 2 Mg 1-x NixMoO 6 conductividad. Como en los metales, el movimiento de partículas cargadas en semiconductores genera una corriente eléctrica. Sin embargo, en metales, la presencia de electrones libres se debe a la estructura de la sustancia y los enlaces de electrones en los átomos, mientras que la presencia de portadores de carga en los semiconductores está determinada por numerosos factores, los más importantes son la pureza y la temperatura del semiconductor.
Los investigadores coinciden en que los semiconductores se pueden utilizar eficazmente como electrolitos en pilas de combustible gracias a sus buenas características electroquímicas y su alta conductividad iónica. Creen que más estudios de óxidos de doble perovskita ofrecerán nuevas oportunidades para utilizar este material prometedor en diversas tecnologías energéticas.
