高性矿Pr_0.4La_0.4Ba_0.4Sr_0.4Ca_0.4Fe₂O_5+δ的A现场工程中介温度SOFCs的阴极

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:

• 混合离子电子导电对于固体氧化物燃料电池 (SOFC) 阴极材料至关重要,影响效率和工作温度.
• 传统的基于Fe的分层矿阴极具有较低的电子和氧离子导电性,限制了氧降解反应性.
• 寻求没有的正极材料,以避免与的毒性和成本相关的问题.

研究的目的:

• 为SOFCs开发一种高性能,无的正极材料.
• 调查A位点兴奋剂对基于Fe的矿氧化物特性的影响.
• 为了增强氧降解反应动力学和SOFCs的整体性能.

主要方法:

• 通过A现场工程,合成和描述一种高的矿氧化物Pr0.4La0.4Ba0.4Sr0.4Ca0.4Fe2O5+δ (PLBSCF).
• 电化学阻抗光谱 (EIS) 用于评估极化阻抗和导电性.
• 单细胞测试以确定功率密度和耐用性.
• 放松时间 (DRT) 分析的分布,以了解反应动力学.

主要成果:

• 与母PrBaFe2O5+δ (PBF) 相比,PLBSCF具有显著更高的导电性和增加的氧空位度.
• 在750°C的温度下,在对称的电池中,极化阻抗降至0.052 Ω·cm2.
• 在单个电池中在750°C时达到0.853 W·cm−2的峰值功率密度,使用PLBSCF-Ce0.9Gd0.1O2-δ (GDC) 作为阴极.
• 证明了良好的耐用性,在750°C下稳定运行100小时.

结论:

• 基于Fe的矿的现场工程导致具有优越电化学性能的高材料,用于SOFC阴极.
• PLBSCF提供了一个有前途的无替代品,增强电荷转移和氧吸附/解离过程,以改善氧降解反应.
• 开发的材料显著提高了高效和持久的低温SOFC操作的潜力.