新型阴离子合阴极材料SrFe_1- Si O_3-δ F 用于中温固体氧化物燃料电池

科学领域:

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• 固态化学 固态化学

背景情况:

• 铁氧化物 (SrFe_1-xSi_xO_3-δ) 是固体氧化物燃料电池 (SOFC) 的一个有前途的阴极材料.
• 优化阴极材料特性对于提高SOFC性能和耐用性至关重要.
• 兴奋剂被探索作为一种策略来修改氧化物的特性.

研究的目的:

• 为了合成和表征配合的SrFe_1-xSi_xO_3-δ阴极材料.
• 调查兴奋剂对结构性,微结构性和电化学性质的影响.
• 为了评估这些材料在SOFC中作为阴极的性能.

主要方法:

• 材料合成的固态反应方法.
• 用于结构分析的X射线衍射 (XRD).
• X射线光电子光谱 (XPS) 用于元素分析和兴奋剂确认.
• 传输电子显微镜 (TEM) 和能量分散光谱 (EDS) 用于微观结构和元素分布.
• 印用于制造双层复合材料正极对称电池.
• 扫描电子显微镜 (SEM) 用于评估阴极电解质粘附.
• 电化学阻抗光谱 (EIS) 用于评估电化学性能.
• 单细胞测试以确定峰值功率密度.

主要成果:

• 合成的配合的SrFe_1-xSi_xO_3-δ材料表现出矿结构,成功的F^-离子配合.
• 兴奋剂在SrFe_0.95Si_0.05O_3-δ中增加了热膨胀系数并提高了氧气运输能力,但在SrFe_0.9Si_0.1O_3-δ中降低了它.
• 单个电池在800°C时达到388.91mW/cm2的峰值功率密度,使用SrFe_0.9Si_0.1O_3-δF_0.1作为阴极.

结论:

• 在SrFe_1-xSi_xO_3-δ阴极材料中加入可以显著提高其电化学性能.
• 优化的兴奋剂,如SrFe_0.9Si_0.1O_3-δF_0.1所示,提高了对固体氧化物燃料电池应用的适用性.
• 该研究强调了兴奋剂作为开发先进SOFC阴极材料的战略的潜力.