高导电性铁 (La,Sr) ((Ga,Mg) O3-δ 固态膜用于电化学应用
Egor Gordeev1,2, Semyon Belyakov3, Ekaterina Antonova4,5
1Laboratory of Electrochemical Devices and Fuel Cells, Institute of High-Temperature Electrochemistry, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, Yekaterinburg 620137, Russia.
Membranes
|May 26, 2023
概括
将铁引入 (La,Sr) ((Ga,Mg) O3膜可以提高电导率和热膨胀. 这种兴奋剂提高了燃料电池的电化学性能,在800°C时达到超过600mW/cm2的功率密度.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 固态化学 固态化学
背景情况:
- 具有氧离子导电性的复杂固体氧化物膜对于燃料电池和电解剂等高温电化学设备至关重要.
- 这些设备的性能与膜材料的氧离子导电性直接相关.
- 基于 (La,Sr) ((Ga,Mg) O3 (LSGM) 的氧化物正在重新引起人们的注意,因为它们在具有对称电极的电化学设备中的潜力.
研究的目的:
- 调查铁离子化对 (La,Sr) ((Ga,Mg) O3的子网对其基本性质的影响.
- 为了评估铁兴奋剂对使用 (La,Sr) ((Ga,Fe,Mg) O3 基电解质和电极的细胞电化学性能的影响.
- 探索用铁合的LSGM作为先进电化学能源系统的组件的潜力.
主要方法:
- 铁合 (La,Sr) ((Ga,Mg) O3材料的合成和表征.
- 在各种大气层 (氧化和湿) 中测量电导率和热膨胀.
- 用铁添加LSGM电解质和Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ电极对燃料电池进行电化学测试.
主要成果:
- 将铁成 (La,Sr) ((Ga,Mg) O3显著增加了氧化大气中的电导率和热膨胀.
- 铁引入后在湿大气中没有观察到导电性的显著变化.
- 铁剂增强了Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ电极与 (La,Sr) ((Ga,Mg) O3电解质接触时的电化学活性.
- 一个带有550微米厚的Fe-doped LSGM电解质 (10 mol.% Fe) 和对称的Sr2Fe1.5Mo0.5O6-δ电极的燃料电池在800°C时达到超过600mW/cm2的功率密度.
结论:
- 铁剂是一种可行的策略,用于提高 (La,Sr) ((Ga,Mg) O3基材料的电气和电化学性能,用于高温电化学应用.
- 改进的性能表明,与铁合的LSGM电解质,加上合适的电极,可以导致更高效的燃料电池技术.
- 对优化铁含量和电极-电解质接口的进一步研究可以为这些材料释放更大的潜力.


