双矿PrBaCo₂O_5+δ阴极在CO₂/H₂含O的大气下运行的性能降解

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 (SOFCs) 需要稳定和活跃的电极材料,以实现高效的能量转换.
• PrBa_0.5Co_0.5O_3-δ (PBCO) 是SOFC的一个有前途的阴极材料,但其长期稳定性令人担忧.
• 化大气对PBCO电极性能的影响需要彻底调查.

研究的目的:

• 在CO2/H2大气中火后研究PBCO电极的电化学活性和稳定性.
• 阐明在SOFC操作条件下影响PBCO阴极性能的降解机制.
• 了解工作大气中的特定气体对PBCO表面化学和稳定性的作用.

主要方法:

• 电化学阻抗光谱 (EIS) 用于评估阴极性能.
• 微观结构和表面化学状态分析 (例如,SEM,XPS) 以确定表面变化.
• 体积放松分析用于研究气体-大气层与电极表面的相互作用.

主要成果:

• 在环境空气中火时,PBCO阴极的性能显著恶化,特别是在CO₂/H₂O.
• 确定了BaO的表面分离和绝缘BaCO₃的形成是主要降解原因.
• CO2和H2O显著诱导Ba分离,导致性能迅速下降;氧气影响沉积,与N不同.

结论:

• 工作大气,特别是CO2和H2O的存在,严重影响PBCO电极的稳定性.
• 表面分离的BaO和随后的BaCO₃形成对PBCO阴极的电化学性能有害.
• 在运行过程中控制气体环境对于确保基于PBCO的SOFCs的长期活动和稳定性至关重要.