分离性氧吸附和纳入Co3O4-分散的BaZr0.9Sc0.1O2.95用于PCFC阴极
Shinnosuke Kamohara1, Akihiro Ishii1, Itaru Oikawa1
1Department of Materials Science, Graduate School of Engineering, Tohoku University, Sendai 980-8579, Japan.
ACS applied materials & interfaces
|September 23, 2024
概括
在质子陶燃料电池 (PCFC) 中优化氧化物 (Co3O4) 是提高效率的关键. 这项研究表明,最佳的CO3O4含量和制备条件显著影响在中间温度下空气电极的性能.
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
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 质子陶燃料电池 (PCFCs) 需要高效的空气电极来进行中温操作.
- 氧化物 (Co3O4) 是已知的氧气表面交换的催化剂,但其在PCFC中的作用需要澄清.
- 了解Co3O4对BaZr0.9Sc0.1O2.95质子导体的影响对于提高PCFC性能至关重要.
研究的目的:
- 调查Co3O4组成和化学状态对BaZr0.9Sc0.1O2.95.95表面氧交换特性的影响.
- 为了阐明CO3O4在PCFC空气电极中的催化活性背后的机制.
- 确定最大限度地提高催化活性的最佳条件.
主要方法:
- 制备不同成分的BaZr0.9Sc0.1O2.95 Co3O4复合材料.
- 在高温和中温下对样品进行回火,以改变化学状态.
- 使用脉冲同位素交换技术评估表面交换特性.
- 使用振动样本磁力计分析化学状态.
主要成果:
- 高温回火导致表面交换活动最优,只有1体积%的Co3O4,在较高度下急剧下降.
- 这种高温效应被归因于同时含有固体溶液和减少氧气空缺.
- 中温回火保存粉末状态,在增加Co3O4含量时表现出更好的性能.
- 不同的制备条件导致了不同的化学状态和激活行为.
结论:
- 复合材料中的Co3O4的化学状态显著影响了表面交换特性.
- 最佳的Co3O4含量高度依赖于制备温度和由此产生的化学状态.
- 定制复合材料制备对于最大限度地提高PCFC中的空气电极的催化效率至关重要.
