Un cátodo de alto rendimiento para la próxima generación de pilas de combustible de óxido sólido

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La electroquímica es electroquímica.
• Conversión de energía Conversión de energía.

Sus antecedentes:

• Las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC) ofrecen una generación de energía eficiente y respetuosa con el medio ambiente con flexibilidad de combustible.
• Las altas temperaturas de funcionamiento (800 1,000 ° C) para los SOFC tradicionales conducen a altos costos y limitaciones de materiales.
• El desarrollo de SOFC de temperatura intermedia (500700°C) es crucial para una adopción más amplia, pero requiere materiales de cátodo mejorados.

Objetivo del estudio:

• Introducir un nuevo material de cátodo, Ba{0.5}Sr{0.5}Co{0.8}Fe{0.2}O{3-delta} (BSCF), para el funcionamiento de SOFC a temperaturas reducidas.
• Para evaluar el rendimiento de BSCF en celdas de combustible de ceria dopadas con película delgada a temperaturas intermedias.
• Para evaluar la idoneidad de BSCF para configuraciones de pila de combustible de cámara única.

Principales métodos:

• El BSCF fue sintetizado e incorporado como material catódico en una célula de combustible de ceria dopada de película delgada.
• El rendimiento electroquímico se midió utilizando hidrógeno humidificado como combustible y aire como gas catódico a 600°C y 500°C.
• Se investigaron las tasas de difusión de oxígeno a través del material BSCF para comprender el rendimiento.

Principales resultados:

• Las pilas de combustible basadas en BSCF lograron altas densidades de potencia de 1.010 mW cm−2 a 600°C y 402 mW cm−2 a 500°C.
• El material demostró un excelente rendimiento en el funcionamiento de celdas de combustible de cámara única.
• Se identificaron altas tasas de difusión de oxígeno a través de BSCF como la razón de su alta potencia de salida.

Conclusiones:

• BSCF es un material de cátodo prometedor para los SOFC de temperatura intermedia, superando las limitaciones de los materiales tradicionales.
• El alto rendimiento del material y su idoneidad para el funcionamiento de una sola cámara allanan el camino para la implementación práctica de SOFC.
• Las bajas temperaturas de funcionamiento permitidas por BSCF pueden reducir significativamente los costos de SOFC y ampliar su aplicabilidad.