通过酸蚀刻在质子陶细胞中的振兴接口
Wenjuan Bian1,2, Wei Wu3, Baoming Wang4
1Energy and Environmental Science and Technology, Idaho National Laboratory, Idaho Falls, ID, USA.
Nature
|April 21, 2022
概括
不良的接口限制了质子陶电化学电池. 酸处理使电极-电解质接触恢复,提高燃料电池和电解温度在600°C以下的性能和稳定性.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 能量储存
背景情况:
- 质子陶电化学电池 (PCEC) 具有低温 (<600°C) 工作的潜力.
- 由于未知的局限性,电解质中的高质子导电性往往未被充分利用.
- 电极-电解质交叉点的界面阻力是一个关键挑战.
研究的目的:
- 确定和解决在较低温度下运行的PCEC的性能限制的原因.
- 为了改善氧气电极与导质电解质之间的接口接触.
- 提高PCEC的电化学性能和长期稳定性.
主要方法:
- 研究了氧电极-电解质接口在PCEC性能中的作用.
- 开发了一种简单的酸处理方法,
- 使用电化学阻抗光谱和性能测试来描述接口.
- 在不同温度下评估燃料电池和电解性能.
主要成果:
- 确定接口接触不足是性能损失的主要原因.
- 酸处理有效地恢复了电解质表面,使其能够与氧气电极强烈结合.
- 在燃料电池模式下达到高功率密度:在600°C时为1.6W cm−2,在450°C时为650 mW cm−2,在350°C时为300 mW cm−2.
- 在1.4V和600°C时证明稳定的电解电流密度>3.9A cm−2.
结论:
- 接口工程对于优化PCEC性能至关重要.
- 酸处理是一种简单但有效的方法来改善电极电解质接触和设备效率.
- 这种方法使高性能PCEC能够在广泛的温度范围内用于可持续的能源应用,包括燃料电池和电解.
