通过金属氧化物结合工程为质子陶细胞提供优质活跃和耐用的空气电极

科学领域:

• 材料科学与工程 材料科学与工程
• 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:

• 质子陶电池 (PCC) 对能量转换具有前景,但面临着基于的矿气电极耐用性和热膨胀的挑战.
• 开发稳定高效的空气电极对于推进PCC技术至关重要.

研究的目的:

• 通过修改金属-氧气键,为PCC设计一种新,耐用和高性能的空气电极.
• 为了用单相矿替代传统的基矿,Ba$_{0.95}$La$_{0.05}$(Fe$_{0.8}$Zn$_{0.2}$) $_{0.9}$N$_{i0.1}$O$_{3-δ}$ (BLFZN0.1).

主要方法:

• 通过金属氧结合工程合成单相矿材料,BLFZN0.1.
• 电化学表征BLFZN0.1作为PCC中的空气电极.
• 在燃料电池和电解模式下测试PCC.

主要成果:

• BLFZN0.1表现出优越的电化学性能,在700°C时的面积特异性电阻为0.015 Ω cm$^2$,耐用时间超过100小时.
• 在BLFZN0.1中加入 (Ni) 增加了氧缺陷度和催化活性.
• 使用BLFZN0.1的PCC在700°C时实现了1353mWcm−2 (燃料电池模式) 的峰值功率密度和1.66Acm−2 (电解模式) 的电流密度的记录.

结论:

• 开发的BLFZN0.1矿是PCC的高效和耐用的空气电极材料.
• 这种金属氧结合工程策略为PCCs的商业化提供了可行的途径.
• BLFZN0.1在能源生产和储能应用方面都显示出巨大的潜力.