在对称的固体氧化物细胞中提高电化学性能,通过纳米工程利用溶解的纳米粒子进行氧稳定电极

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:

• 对称的固体氧化物电池 (SSOC) 为能量转换提供了简化配置和成本效益.
• 之前的研究主要集中在化矿电极上,往往忽视了微观结构优化.
• 开发高性能电极对于推进SSOC技术至关重要.

研究的目的:

• 探索 (La0.8Sr0.2) 0.95Fe1-xTixO3-δ (LSFTx) 电极的纳米结构定制,以提高SSOC的性能.
• 研究将LSFTx纳入Ce0.9Gd0.1O1.95 (CGO) 骨干或使用纳米复合材料架构的影响.
• 实施Ni-doping和微结构控制,以进一步改善燃料氧化和整体电池效率.

主要方法:

• 在LSFTx电极 (x = 0.2,0.4) 的纳米结构定制中使用单阶段喷雾-热解沉积.
• 使用与CGO多孔骨干或纳米复合材料架构集成的LSFTx电极制造SSOC.
• 在降解条件下实施Ni-doping和控制Ni纳米颗粒的排泄.
• 电化学表征包括极化电阻 (Rp) 测量和功率密度的确定.

主要成果:

• 与传统的丝网打印电极相比,LSFTx电极的纳米结构定制显著降低了极化电阻.
• 尼-兴奋剂和微结构优化导致了显着的RP值0.34 Ω cm2在空气中和0.11 Ω cm2在湿H2在700°C.
• 带有对称电极的电解质支持电池在800°C时实现了稳定的最大功率密度617 mW cm−2.
• 证明了组合组合和微观结构优化的有效性.

结论:

• 纳米结构控制是提高SSOC中矿基电极性能的一个关键因素.
• 与微结构优化相结合的Ni-exsolution策略为高效和持久的SSOC提供了一个有前途的途径.
• 这项工作为设计下一代能量转换设备的先进电极架构提供了基础.