Las celdas de combustible de óxido sólido (cuyo acrónimo en inglés es SOFC) son dispositivos energéticos capaces de convertir la energía química de un combustible directamente en energía eléctrica. Esto las dota de unas eficiencias eléctricas muy elevadas, que pueden llegar a ser del 80% si se aprovecha su calor residual de alta calidad mediante turbinas. Además, son capaces de funcionar con una gran variedad de combustibles: hidrógeno, gas natural, gas de síntesis, etanol, metanol, etc. Sin embargo, para su inserción en la cadena de producción energética, su temperatura de funcionamiento debería disminuir al rango de 500-700 ºC sin que se redujeran las densidades de potencias eléctricas generadas. Las SOFC convencionales se basan en la conducción de iones oxígeno de su electrolito, que separa la reacción de combustión del combustible en sus semi-reacciones electroquímicas, generando de este modo la energía eléctrica directamente. Al disminuir la temperatura de operación en este tipo de SOFC, con electrolitos (o membranas) delgados e hidrógeno como combustible, la principal limitación de funcionamiento se centra en la activación y reducción del oxígeno que tiene lugar en el electrodo denominado cátodo. Por otro lado, el empleo de otros combustibles basados en carbono no es compatible con los materiales de ánodos actualmente utilizados. Por tanto, es necesario el desarrollo de nuevos cátodos con mejoradas propiedades electrocatalíticas para la reducción de oxígeno a menores temperaturas, cuyas propiedades termo-mecánicas sean compatibles con las del resto de componentes de la celda, y la obtención de ánodos capaces de funcionar con combustibles basados en carbono. La combinación conjunta de varios lantánidos y bario en la estructura perovskita (LalPrpSmsBab)0.58Sr0.4Fe0.8Co0.2O3 ha permitido obtener compuestos con resistencias de polarización de electrodo significantemente menores que las mostradas por el cátodo del estado de la técnica La0.6Sr0.4Fe0.8Co0.2O3 en el rango de temperaturas 450-650 ºC. / Vert Belenguer, VB. (2011). ELECTRODOS AVANZADOS PARA PILAS DE COMBUSTIBLE DE ÓXIDO SÓLIDO (SOFCs) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14669

Ce travail de thèse se situe dans le concept général de contrôler, améliorer et optimiser la performance électrique des matériaux composites par l'analyse systématique de la réponse diélectrique globale des matériaux composites pour différentes morphologies. Pour mener à des informations complètes, une corrélation entre trois approches indépendants a été réalisée: des simulations numériques, des calculs analytiques et des mesures diélectriques (spectromètre diélectrique de type Novo-contrôle). D'abord on a établie des lois d'échelles et la contribution originale de cette thèse est de réussir à mettre des lois d'échelle universelle pour la réponse diélectrique globales des matériaux composites qui sont censés de servir à la base pour les actuelles et futures études sur les propriétés électriques et diélectriques des matériaux composites. Comme application, ces lois d'échelles que nous avons dérivées nous ont permis de développer des applications, tel que la conception des matériaux multicouches à haute permittivité et faible pertes diélectriques au service des applications dans des domaines de stockage d'énergie, en ajustant les valeurs de conductivité et les fractions de volume des phases constituantes. Cet approche a été menée sur des composites en structure bicouches constitués d'une superposition de couches de polymères ayant des conductivités différentes. Et en plus, ces lois d'échelles ont été à la base pour la découverte pour la première fois, d'un critère de discrimination entre deux types différent de polarisation électriques: la polarisation interfaciale de type MWS et la polarisation d'électrode. Aussi, on a dérivé une nouvelle formule qui est valable à la fois pour la polarisation d'électrode et les effets de la polarisation interfaciale. Elle permet non seulement d'estimer l'épaisseur des couches interfaciales formées à l'électrode en raison des effets de polarisation mais aussi à développer une nouvelle méthode de mesure de la conductivité des matériaux sans contact direct qui a servi pour des mesures couplées diélectrique – mécanique / This research is significant in that it not only develops a generalized approach for modeling the electrical properties of multiphase composite materials but also introduces novel experimental applications in the domain of dielectric properties of composite materials. In order to get complete information: numerical simulations, analytical calculations and dielectric measurements by means of Broadband Dielectric Spectroscopy (BDS) were carried out in this study. First, we derived the scaling laws through a systematically study of global dielectric response of composite materials with different morphology and the original contribution of this thesis is to succeed to derive a universal scaling laws for the global dielectric response of composite materials. Based on these scaling laws three achievements are taken place: designing layered polymer materials with high values of permittivity and low dielectric losses, by adjusting the values of conductivity and the volume fraction of the constituent phases. Also, we discover a new discrimination criterion for electrical polarizations at external and internal interfaces: electrode polarization vs. (MWS) interfacial polarization effects in dielectric spectra of materials. This work opens the general perspective of finding discrimination criteria for different types of electrical polarization, which will represent a useful tool in disseminating the nature of different contributions appearing in the dielectric spectra of materials. Based on our analysis, we derive a new formula. This formula is valid for both electrode polarization and interfacial polarization effects. It allows one to determine the conductivity value from the frequency position of the Maxwell-Wagner-Sillars peak. Measurements of the conductivity values of samples without a direct contact are done. An excellent agreement between experiment and calculations is obtained. This results offer the opportunity to develop a new coupled electrical-mechanical approach, by electrical measurements performed during mechanical stretching