Se dedica al estudio de las propiedades termodinámicas, físicas y cristaloquímicas de óxidos complejos de relevancia académica y tecnológica incluyendo varios proyectos de I+D+i de materiales para energías. Las instalaciones de caracterización de materiales están abiertas a la comunidad a través del Sistema Nacional de Microscopía y el Sistema Nacional de Rayos X.

En esta página

• Actividades que se realizan
• Equipamiento

Actividades que se realizan

Materiales para energía

Síntesis y caracterización de nuevos materiales cerámicos para celdas de combustible (Solid Oxide Fuel Cells - SOFC) y electrolizadores (Solid Oxide Eectrolyzer Cells - SOEC) de óxido sólido.

• Búsqueda de nuevos materiales.
• Estudio de propiedades fundamentales de los materiales en alta temperatura, evaluación de su comportamiento en condiciones similares a las de operación y realización de análisis integrados de esta información para avanzar en la comprensión de mecanismos que permitan mejorar las prestaciones de estos dispositivos y disminuir fenómenos de degradación alargando su vida útil.
• Síntesis de nuevos materiales nanoestructurados.
• Correlación de propiedades microestructurales y electroquímicas para obtener información básica de los materiales.
• FIB-TEM para el estudio de la interfaz electrodo/electrolito e identificar mecanismos de degradación.

Materiales superconductores

• Investigación y desarrollo de cables y cintas basados en MgB2 para la fabricación de imanes superconductores. (para aplicaciones como imanes para resonacia magnética).
• Estudio de los efectos del agregado de nanotubos de carbono, nanopartículas de SiC y de la realización de diferentes tratamientos termomecánicos para mejorar las propiedades de los cables. Se busca producir campos magnéticos controlados para su aplicación en electroimanes.

Materiales compuestos

• Estudio de comportamiento en condiciones extremas de presión y temperatura.

Aleaciones de circonio

• Caracterización de aleaciones de circonio de interés nuclear y su dependencia con la temperatura y la microestructura de las mismas.
• Estudio de las fases generadas durante la corrosión.

Equipamiento

Difractometría de Rayos X

• Difractómetro de Rayos X Panalytical Empyrean.

  • Equipado con el módulo PreFix, que permite intercambiar fácilmente diferentes configuraciones pre-alineadas ampliando las capacidades de análisis.
  • Cuenta con un detector PIXcel 3D1, que permite realizar estudios en muestras de polvos, películas delgadas, nanomateriales y objetos solidos gracias a su capacidad de trabajar en modo puntual, lineal y de área.

• Difractómetro Philips 1800 y 1700.

  • Equipo convencional dotado de una cámara de bajas temperaturas y otra de altas temperaturas.

Microscopía electrónica de barrido

• SEM-FEG FEI Nova Nano Sem 230
  Cuenta con un cañón de electrones de emisión de campo (FEG) que permite trabajar en modo de alta resolución especial para el estudio de nano-materiales y está equipado con una amplia variedad de detectores

  • Detector SE “in-lens” o "through-the-lens" (TLD-SE). Resolución de hasta 1 nm a 15 kV y 1.6 nm a 1kV.
  • Detector de rayos-X para realizar espectroscopia dispersiva en energía (EDS).
  • Detector de difracción de electrones retrodispersados (Electron backscatter diffraction EBSD)
  • Detector de electrones difractados transmitidos (Scattering transmited electron microscopy, STEM).

• Set-Up de Mediciones Electroquímicas
  Permiten realizar mediciones de espectroscopia de impedancia en función de la temperatura y la atmosfera.

  • Dos potenciostatos / galvanostatos Autolab modelos PGSTAT30 y PGSTAT302 cada uno acoplado a un módulo de impedancia FRA2 con un rango de frecuencia entre 1MHz y 10 µHz.
  • Hornos tubulares que permiten alcanzar temperaturas de hasta 800 ºC. Uno de los hornos se encuentra equipado con contactos de Oro y el otro con contactos de Platino.

• Set-Up de Celda de Potencia (en desarrollo)
  Permite el testeo de celdas de combustible y de electrólisis completas en condiciones típicas de operación mediante la adquisición de curvas corriente-potencial (I-V) y corriente-potencia (I-P) en función del tiempo (estudios de degradación), la temperatura, la humedad del combustible (pH2O), el tipo de combustible (H2, CH4, etc), la corriente aplicada (en modo electrólisis), y presión parcial de oxígeno.

  • Celda de testeo de tres cámaras. La celda de testeo se encuentra montada dentro de un horno tubular tipo libro que puede alcanzar temperaturas de hasta 900 ºC.
  • Para las mediciones de las curvas I-V e I-P se cuenta con dos potenciostatos / galvanostatos Autolab modelos PGSTAT30 y PGSTAT302 con una corriente máxima de 2 A.

• Set-Up de Permeabilidad de Oxígeno
  Permite medir la permeabilidad de oxígeno en membranas cerámicas densas a alta temperatura por medio de cromatografía en fase gaseosa.

  • Cuenta con un cromatógrafo de gases SRI 8610C y un horno tubular que permite realizar mediciones a temperaturas de hasta 1100 ºC, dependiendo del tipo de sellado utilizado.

• Set-Up de Resistividad a Cuatro Puntas
  Permite realizar mediciones de resistividad eléctrica mediante la técnica de 4 puntas a alta temperatura y atmósfera controlada (O2, aire, control de pO2, H2, etc).

  • Cuenta con un horno tubular adaptado para medidas de resistividad a temperaturas entre 20 y 1000 ºC.

• Set-Up de Propiedades Eléctricas In Situ e In-operando
  Permite colectar datos de difracción de Rayos X y, simultáneamente, realizar mediciones de conductividad eléctrica por el método de Van der Paw o mediciones de espectroscopia de impedancia a alta temperatura bajo atmósfera de oxígeno controlada.

  • Cuenta con un portamuestra adaptado para una cámara de alta temperatura Anton Paar HTK 1200 (de hasta 1200 ºC) acoplada a un equipo de difracción de Rayos X Panalytical Empyrean con un detector Pixcel 3D.
  • El portamuestra puede acoplarse a líneas de sincrotrón para mediciones de difracción de Rayos X o de espectroscopia de absorción de Rayos X en forma simultánea con mediciones de conductividad eléctrica por el método de cuatro puntas o mediciones de espectroscopia de impedancia.

• TOF-SIMS 5-100 IONTOF
  La técnica TOF-SIMS es una técnica de análisis químico superficial de alta sensibilidad aplicable a distintos tipos de muestras sólidas: metálicas, aislantes, polímeros, muestras biológicas, farmacéuticas, etc. El equipo TOF.SIMS 5-100 permite detectar un rango de masas de hasta > 12.000 amu incluyendo iones (positivos o negativos), isótopos, y compuestos moleculares (polímeros, compuestos orgánicos, y hasta aminoácidos). Además, cuenta con diversos modos de análisis:

  • puntual (con resolución en masa hasta M/ΔM > 10000 y sensibilidad hasta 100 ppb);
  • mapeo (con resolución espacial hasta < 70 nm);
  • perfil de concentración (resolución en profundidad hasta < 1 nm);
  • reconstrucción 3D (combinando la alta resolución en profundidad y la alta resolución espacial). El equipo instalado en el DCM está equipado con un analizador de iones secundarios de tipo reflectrón, una fuente de iones primarios de BiMn, fuentes de O2 y de Cs para sputtering de baja energía, fuente de FIB para seccionado transversal, fuente de clúster de Ar para sputtering de materiales orgánicos, sistema de compensación de carga para muestras aislantes, sistema de entrada de gases para la exposición de la muestra a gases reactivos o inertes (O2 o Ar), plataforma de enfriamiento y calentamiento de muestras entre -150 y 600°C, y recipiente de transferencia de muestras sensibles a la atmósfera.