Resum
Els conductors mixts protónics-electrònics són capaços de conduir simultàniament a través de la seua estructura protons i electrons. Les seues principals aplicacions són les membranes de separació d'hidrogen i els reactors catalítics de membrana. La separació d'hidrogen a alta temperatura és un factor clau en l'aplicació d'estratègies de pre-combustió en plantes tèrmiques. Per exemple, en sistemes de cicle combinat el CO2 i l'H2 poden separar-se després del procés de gasificació, aconseguint un corrent final de CO2 humit que pot ser liquat i emmagatzemat. Una altra aplicació important d'aquests materials és la integració dels reactors de membrana en reactors catalítics, per dur a terme reaccions com l'acoblament no oxidatiu de metà i la seua aromatització, el reformat d'hidrocarburs i la reacció water gas shift. Aquests reactors permeten l'extracció controlada i contínua d'hidrogen produint un desplaçament de l'equilibri termodinàmic, obtenint d'aquesta manera majors rendiments de reacció en evitar el contacte directe entre reactants. L'avantatge de les membranes denses conductores protòniques és que la separació d'hidrogen no requereix l'aplicació d'un camp o corrent elèctric extern. L'hidrogen és transportat a través de la membrana quan existeix un gradient químic d'hidrogen, a causa de la difusió ambipolar dels protons i electrons. Perquè un òxid sigui conductor de protons ha de posseir les següents propietats: tenir una estructura deficient en oxigen, absorbir aigua en la seua estructura i permetre el ràpid transport dels protons una vegada s'han incorporat en l'estructura.
Dins d'aquest tipus de materials, la tesi s'ha basat en el desenvolupament i caracterització de compostos basats en la família dels zirconatos (BaZrO3) i més àmpliament en la família dels wolframatos (Ln6WO12).
Els objectius fixats en l'estudi dels compostos pertanyents a la família dels zirconatos van ser: la millora de la conductivitat protònica i electrònica dels materials, la disminució de la resistència de la vora de gra (que limita la conductivitat en aquest tipus de compostos) i la millora de l'estabilitat en atmòsferes amb CO2. Aquesta millora es va dur a terme mitjançant la substitució parcial de la posició B (Zr) del compost de referència seleccionat, BaZr0.9Y0.1O3-d, amb elements de transició interna i externa i mitjançant l'augment de Y en la mostra. Els elements emprats en la substitució van ser Mn, Fe i Pr. 
En el cas dels materials basats en la família dels wolframatos, l'optimització de les propietats electroquímiques i d'estabilitat es va realitzar seguint diferents estratègies:
(a) Síntesi i desenvolupament dels compostos basats en el sistema 
Ln5.5WO11.25-d, on Ln: La, Er, Eu i Nd, obtenint-se la fase pura a temperatures inferiors a 1000 ºC amb grandàries de partícula en el rang nanomètric. L'obtenció d'aquests materials en l'escala nanomètrica permet reduir la temperatura de sinterització per a l'obtenció de membranes denses, reduint costos en la fabricació i evitant la possible evaporació d' alguns elements que pot produir la pèrdua de les propietats dels materials.
(b) Selecció i estudi dels compostos Nd5.5WO11.25-d i La5.5WO11.25-d i posterior optimització d'aquests mitjançant la substitució parcial tant del lantànid com del wolframi. Els lantànids emprats per a la substitució de la posició A van ser: La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb i Yb, mentre que en la posició B es va emprar Mo, Re i U.
Per a tots els compostos descrits es va realitzar un estudi exhaustiu de l'estructura cristal•lina en funció de la temperatura de sinterització i dels elements substituents emprats. Les propietats electroquímiques es van analitzar sistemàticament mitjançant mesures de conductivitat total en diferents atmòsferes i temperatures amb l´objectiu de reconèixer les espècies portadores predominants, perquè aquestos materials presenten conducció d´ions oxigen, protons i conducció electrònica (electrons i forats electrònics) depenent de la temperatura, la pO2 i la pH2O. També s´ha estudiat la incorporació de H+/D+ i H2O/D2O en l'estructura. Per als materials més prometedors es van realitzar mesures de permeació d'hidrogen. En aquestes mesures es van estudiar diferents factors que influeixen en el flux d'hidrogen obtingut: (a) la influència de la concentració d'hidrogen en l'alimentació, (b) el grau d'humidificació i (c) la temperatura d'operació. Finalment es va avaluar l'estabilitat d'aquests compostos en atmòsferes amb CO2 i H2S, resultant tots ells estables en les condicions estudiades. 
Mitjançant la substitució parcial dels compostos es va aconseguir millorar el flux d'hidrogen obtingut per als compostos Nd5.5WO11.25-d i La5.5WO11.25-d. De fet, mitjançant la substitució parcial del La5.5WO11.25-d es van obtenir fluxos d'hidrogen de 0.095 mL•min-1•cm-2 a 700 ºC, valor cinc vegades superior a l'obtingut amb el compost sense substituir i un dels més alts descrits en bibliografia fins al moment.