启发式方法来预测固体氧化物燃料电池阴极的性能降解
Muhammad Zubair Khan1, Muhammad Taqi Mehran2, Amjad Hussain3,4
1Department of Materials Science & Engineering, Pak-Austria Fachhochschule: Institute of Applied Sciences and Technology, Mang, Haripur22621, Khyber Pakhunkhwa, Pakistan.
ACS applied materials & interfaces
|September 13, 2023
概括
固体氧化物燃料电池 (SOFC) 阴极的性能降解是通过量化介质迁移和绝缘相形成来预测的. 这项研究提供了对阴极降解的系统理解,以改善寿命预测.
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
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 固体氧化物燃料电池 (SOFC) 对于清洁能源转换至关重要.
- 阴极降解,特别是离子间扩散和表面分离,限制了SOFC的性能和寿命.
- 了解这些降解机制对于开发持久的SOFC至关重要.
研究的目的:
- 为了预测固体氧化物燃料电池 (SOFC) 阴极的性能退化.
- 调查 (La0.60Sr0.40) 0.95Co0.20Fe0.80O3- (LSCF) -Gd0.10Ce0.90O1.95 (GDC) 复合阴极中的离子迁移和表面分离.
- 量化GDC中间层中形成的绝缘相及其对正极性能的影响.
主要方法:
- 扫描传输电子显微镜 (STEM) 与能量分散式X射线光谱学 (EDXS) 结合,分析1000小时以上的离子迁移.
- 二维 (2D) 图像分析以量化GDC间层中绝缘相的体积分数.
- 电化学阻抗光谱 (EIS) 用于表征欧姆电阻和极化电阻.
- 数学建模以建立降解估计的关系.
主要成果:
- 观察和量化了GDC中间层内的C迁移和绝缘阶段的形成.
- 该研究首次成功量化了绝缘阶段,将其与性能降低相关联.
- 预测的性能降低与实验电化学阻抗光谱 (EIS) 结果有很好的一致性.
结论:
- 这项研究提供了对LSCF-GDC阴极的依赖时间的化迁移和分离的定量分析.
- 已建立的数学关系能够准确预测阴极退化和寿命.
- 这项工作提供了一种系统的方法来理解和减轻SOFC阴极降解,以提高耐用性.


