通过定制喷工艺,在500°C时提高薄膜固体氧化物电池的可逆性,用于沉积伊特里亚稳定电解质

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
• 能源转化和储存 能源转化和储存

背景情况:

• 薄膜可逆固体氧化物电池 (RSOC) 对于能源应用至关重要.
• 伊特里亚稳定 (YSZ) 是固体氧化物细胞中一个关键的电解质材料.
• 优化电解质特性对于提高RSOC性能至关重要.

研究的目的:

• 为了研究喷射配置对YSZ薄膜微观结构和晶体性的影响.
• 为了将YSZ薄膜的特性与氧化支持的RSOCs的电化学性能进行相关联.
• 为了确定高性能RSOC的最佳喷雾参数.

主要方法:

• 薄膜YSZ电解质是使用各种喷雾参数 (目标基板距离,基板旋转速度) 制造的.
• 使用扫描电子显微镜 (SEM) 和原子力显微镜 (AFM) 分析了微观结构和表面形态.
• 结晶度和质地以X射线衍射 (XRD) 为特征.
• 在固体氧化物燃料电池 (SOFC) 和固体氧化物电解电池 (SOEC) 模式下评估了电化学性能,包括电化学阻抗光谱 (EIS).

主要成果:

• 喷配置显著影响了YSZ表面形态,粗度,粒度大小和晶体结构.
• 优化的喷参数导致了优越的YSZ微观结构和结晶性.
• 优化的RSOC实现了卓越的性能,包括在500°C的SOEC模式下以1.3V的电流密度达到964mA/cm2的电流密度.
• 对于优化细胞,EIS揭示了电解质接口上的电荷转移动学的改进.

结论:

• 定制喷雾参数对于控制YSZ薄膜特性至关重要.
• 优化的YSZ微观结构和结晶性导致RSOC中电化学性能提高.
• 该研究证明了在500°C的电解性能创纪录,突出了先进能源设备的潜力.