新型矿结构Nd0.5Ba0.5Co1/3Ni1/3Mn1/3O3-δ作为固体氧化物电化学细胞中氧气电极的高效催化剂
Shuang Zhao1, Liwen Huang1, Min Huang2
1Engineering Research Center of Nano-Geo Materials of Ministry of Education, Faculty of Materials Science and Chemistry, China University of Geosciences, No. 388 Lumo Road, Wuhan 430074, China.
ACS applied materials & interfaces
|December 15, 2023
概括
一种新的三重矿催化剂,Nd$_{0.5}$Ba$_{0.5}$Co$_{1/3}$Ni$_{1/3}$Mn$_{1/3}$O$_{3-δ}$,增强了固氧燃料电池 (SOFC) 和电解电池 (SOEC) 的氧降解 (ORR) 和氧演化 (OER). 这种材料在较低温度下表现出色.
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
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 高效的催化材料对于推进低温固体氧化物燃料电池 (SOFC) 和电解电池 (SOEC) 技术至关重要.
- 开发能够促进氧降解反应 (ORR) 和氧演化反应 (OER) 的催化剂是提高能量转化效率的关键.
研究的目的:
- 开发和评估一种新型的三重矿材料,Nd$_{0.5}$Ba$_{0.5}$Co$_{1/3}$Ni$_{1/3}$Mn$_{1/3}$O$_{3-δ}$,作为SOFC和SOEC应用中ORR和OER的双功能催化剂.
- 在相对较低的操作温度下研究这种新型矿的催化性能和电化学特性.
主要方法:
- 新型三重矿材料Nd$_{0.5}$Ba$_{0.5}$Co$_{1/3}$Ni$_{1/3}$Mn$_{1/3}$O$_{3-δ}$的合成方法.
- 材料作为SOFC和SOEC配置中的电极的电化学表征.
- 对偏振电阻,输出功率,电流密度和放松时间分布的分析.
主要成果:
- Nd$_{0.5}$Ba$_{0.5}$Co$_{1/3}$Ni$_{1/3}$Mn$_{1/3}$O$_{3-δ}$催化剂显示出0.327 Ω cm$^2 的低极化阻力.
- 在650°C时实现了高SOFC输出功率773 mW cm$^{-2}$,在600°C时达到高SOEC电流密度1.57 A cm$^{-2}$.
- 呈现出缓慢的极化过程和低能障碍 (0.36 eV) 氧离子流动性,表明显著的反极化优势.
结论:
- 新型的三重矿Nd$_{0.5}$Ba$_{0.5}$Co$_{1/3}$Ni$_{1/3}$Mn$_{1/3}$O$_{3-δ}$是一种高效的ORR和OER的双功能催化剂.
- 这种材料在提高低温SOFC和SOEC技术的性能方面非常有前途,因为它具有卓越的催化活性和离子流动性.
