用相辅助定制导电性杂的Ceria电解质来提高SOFC的性能

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
• 能源转换 能源转换

背景情况:

• 固体氧化物燃料电池 (SOFC) 需要具有高离子导电性和在600°C以下稳定的电解质才能有效运行.
• 化是有前途的电解质材料,但在较低的温度下达到最佳性能仍然是一个挑战.

研究的目的:

• 为低温SOFC应用合成和表征编的电解质 (Ce _0.8Sm _0.2-M O _2-δ,M = Bi ³⁺,Zn ²⁺).
• 为了研究热温度对codoped ceria中相位形成和剂溶解度的影响.
• 为了评估准备好的材料的离子导电性和燃料电池性能.

主要方法:

• 编的粉的共同沉合成.
• 在800°C和1200°C下火以研究相位形成.
• 使用X射线衍射 (XRD),拉曼光谱,FTIR和SEM进行材料表征.
• 电化学阻抗光谱 (EIS) 用于对离子导电的测量 (550750 °C).
• 在500600°C的SOFC性能测试.

主要成果:

• 在800°C的火过程中,产生了不良的剂溶解性和混合相产品.
• 在1200°C的火导致 codopants 部分纳入 ceria 格子,形成立方体类型的氧化物相.
• 在1200°C时炼的精选样本在600°C时显著改善了峰值功率密度 (例如,Ce_0.8Sm_0.15Zn _0.05O _2-δ的1230mW/cm²).

结论:

• 较高的回火温度 (1200°C) 促进了合剂的更好结合和合化中的相位形成.
• 观察到的燃料电池性能提升很可能是由于 codopants 形成的明显立方型氧化物相的贡献.
• 经过优化回火的Codoped ceria显示了高效的低温SOFC操作的潜力.