提升固体氧化物燃料电池性能:通过Ca注增强Pr1-CaBaFe2O5+δ纳米纤维阴极的电化学性能
Xinmin Fu1, Xiangwei Meng2, Chuxiao Sun1
1College of Sciences, Northeastern University, Shenyang 110819, China.
ACS applied materials & interfaces
|July 8, 2024
概括
兴奋剂增强PrBaFe2O5+δ双矿纳米纤维,提高它们作为固体氧化物燃料电池 (SOFC) 阴极材料的性能. 这种Ca-doped材料显示出优越的电化学特性和更高的功率密度用于SOFC应用.
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:
- 双矿氧化物是固体氧化物燃料电池 (SOFC) 的有希望的阴极材料.
- 基于铁的双矿,如PrBaFe2O5+δ,显示出潜力,但电化学特性较差.
- 提高这些材料的性能对于高效的SOFC运行至关重要.
研究的目的:
- 通过 (Ca) 的注增强PrBaFe2O5+δ的电化学性能.
- 使用电旋转合成和表征Ca-doped PrBaFe2O5+δ (PCBFx) 纳米纤维.
- 评估这些Ca-doped纳米纤维作为SOFCs的阴极材料的潜力.
主要方法:
- 通过电合成Pr1-xCaxBaFe2O5+δ (PCBFx,x=0.0-0.3) 的纳米纤维.
- 使用X射线衍射进行晶体学分析,以确认正方体对称.
- 电化学性能测试,包括在750°C测量极化电阻 (Rp).
- 评估单细胞性能和峰值功率密度.
主要成果:
- PCBFx纳米纤维表现出具有正交对称的晶体结构.
- 在烧结后观察到与Sm0.2Ce0.8O1.95 (SDC) 电解质的良好化学兼容性.
- 增加Ca兴奋剂导致Fe4+度更高,极化阻力降低.
- 峰值功率密度在Ca兴奋剂下增加了46%,达到PCBF03.03的1114.85mW cm-2.
结论:
- 在PrBaFe2O5+δ中用Ca部分替代Pr,显著提高了电化学性能.
- 双矿纳米纤维PCBF03显示出作为SOFCs的高性能阴极材料的巨大潜力.
- 在SOFC应用中,Ca doping提供了一种可行的策略,以克服基于Fe的双矿的局限性.
