在形成Ba₃CoNb₂O₉/Ba₅Nb₄O₁₅电解质中的异构结构的情况下,以提高质子导电性和SOFC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) 需要先进的电解质来提高效率.
• 与机械混合相比,in situ异构形成提供了优越的电化学特性.
• 开发新型电解质对于下一代能源设备至关重要.

研究的目的:

• 设计和研究在现场形成的Ba3CoNb2O9/Ba5Nb4O15异构结构作为SOFC的电解质.
• 了解离子扩散对异构形成和电化学性能的影响.
• 为了分析SOFC的异常温度依赖性能.

主要方法:

• 使用Ba5Nb4O15电解质和Ni0.8Co0.15Al0.05LiO2-δ阳极制造一个SOFC.
• 在细胞运行过程中通过可离子扩散在现场形成Ba3CoNb2O9/Ba5Nb4O15异构.
• 使用X射线光电子谱学 (XPS) 和X射线衍射 (XRD) 进行表征.
• 电化学性能测试,包括在各种温度下测量功率密度.

主要成果:

• 在现场Ba3CoNb2O9/Ba5Nb4O15异构结构成功形成.
• 在510°C时,达到703mW/cm2的异常峰值功率密度,高于550°C.
• 工作温度影响了Co doping度,影响了异构结构的导电性.
• 异质连接有效地限制了电子迁移,并增强了质子导电性.

结论:

• 在现场形成的Ba3CoNb2O9/Ba5Nb4O15异构结构显示出作为SOFC电解质的巨大潜力.
• 独特的温度依赖性表现突显了兴奋剂,结构和导电性之间的复杂相互作用.
• 这项研究为设计高效固体氧化物燃料电池的先进电解质提供了宝贵的见解.