Rompiendo el ordenamiento iónico en el ánodo de perovskita para mejorar la actividad de reacción de evolución de...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Química del estado sólido

Sus antecedentes:

• Los óxidos de perovskita son cruciales para aplicaciones a altas temperaturas como las células de electrólisis de óxido sólido (SOEC).
• El ordenamiento iónico en las perovskitas influye en las propiedades magnéticas, electrónicas, iónicas y dieléctricas.
• Las perovskitas son ánodos comunes para la reacción de evolución del oxígeno (OER) en los SOEC, pero el efecto del ordenamiento iónico en la actividad de OER no se comprende bien.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de la ordenación iónica del sitio A en la actividad OER de los ánodos de perovskita PrxB a2-xCo2O5+δ.
• Para correlacionar las transiciones de orden-desorden iónico con los cambios en la estructura electrónica y la conductividad iónica.
• Optimizar el rendimiento del ánodo SOEC mediante el control del ordenamiento de iones.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización de las perovskitas PrxB a2-xCo2O5+δ con contenido variable de Pr (x=1,0 a 1,5).
• Caracterizaciones completas de los materiales (por ejemplo, estructurales, espectroscópicas).
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para comprender la estructura electrónica y el enlace.
• Pruebas electroquímicas del rendimiento del ánodo en SOEC, incluida la espectroscopia de impedancia.

Principales resultados:

• El orden de iones del sitio A en PrxB a2-xCo2O5+δ pasa de ordenado a desordenado a medida que aumenta el contenido de Pr.
• La transición orden-desorden mejora la hibridación orbital d-p, mejorando el intercambio de oxígeno y el transporte de iones.
• Los ánodos desordenados Pr1.5Ba0.5Co2O5+δ mostraron reducidas resistencias ómicas y de polarización.
• Se obtiene un rendimiento superior de OER: 2,29 A cm-2 a 1,6 V y 800 °C para el ánodo desordenado.

Conclusiones:

• El ordenamiento iónico en los ánodos de perovskita afecta críticamente el rendimiento del SOEC.
• Las estructuras de perovskita desordenadas mejoran la actividad OER a través de un mejor transporte electrónico e iónico.
• Este estudio proporciona información para el diseño de materiales de ánodo SOEC avanzados mediante el control del ordenamiento iónico.