在超结构固体燃料电池中现场生成的欧特基碳酸盐的关键作用
Hanrui Su1, Wei Zhang1, Yun Hang Hu1
1Department of Materials Science and Engineering, Michigan Technological University, 1400 Townsend Drive, Houghton, Michigan 49931-1295, United States.
The journal of physical chemistry letters
|December 26, 2023
概括
在碳酸盐超结构固体燃料电池 (CSSFCs) 中在现场生成欧特克碳酸盐显著提高了离子导电性. 这提高了CSSFC的功率密度,使它们在甲燃料应用中更高效.
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:
- 碳酸盐超结构固体燃料电池 (CSSFC) 提供了卓越的性能,低成本和易于制造.
- 优化固体电解质中的离子导电性对于提高燃料电池效率至关重要.
研究的目的:
- 为了证明在CSSFC性能中在现场生成的欧碳酸盐相的关键作用.
- 为了研究eutectic Li2CO3/Na2CO3对Ce0.8Sm0.2O1.9固体电解质的离子导电性的影响.
- 为了评估使用甲燃料的CSSFC功率密度所产生的增强.
主要方法:
- 使用Ce0.8Sm0.2O1.9固体电解质制造CSSFC.
- 在CSSFC结构中,在现场生成一个eutectic Li2CO3/Na2CO3 阶段.
- 测量改性固体电解质的氧离子导电能力.
- 在550°C使用甲燃料的CSSFC的性能测试,以确定峰值功率密度.
主要成果:
- 在现场生成的欧碳酸盐相将Ce0.8Sm0.2O1.9的氧离子导电率提高了20倍 (从3.5 × 10^-3增加到7.3 × 10^-2 S cm^-1).
- 离子导电率的显著改善导致CSSFC峰值功率密度提高了6倍,在550°C的甲燃料下达到206mW cm^-2.
结论:
- 在CSSFC中实现高性能的关键因素之一是,在现场生成一种欧性碳酸盐相.
- 这一发现为为清洁能源应用设计更高效,更具成本效益的CSSFC提供了关键途径.
- 固体电解质的增强离子导电率直接转化为改善燃料电池功率输出.
