液化诱导的刚性使高温燃料电池阴极能够进行强大的热循环

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
• 固氧化物燃料电池 固氧化物燃料电池

背景情况:

• 阴极的热力学完整性对于固体氧化物燃料电池 (SOFC) 的耐用性至关重要.
• 大量破裂和接口分层是热循环过程中常见的故障模式.
• 改善正极机械性能,如断裂强度和刚度,对于强大的SOFC至关重要.

研究的目的:

• 研究化学水化作为一种方法,以提高质子陶燃料电池 (PCFC) 中的阴极的热力学耐用性.
• 通过可控水合,提高正极材料的断裂强度和刚度.
• 为了证明水合的有效性,防止散装裂纹和提高整体细胞性能.

主要方法:

• 使用化学水化来诱导受控膨胀,并加强阴极材料中的颗粒际结合.
• 一个增强硬度的空气电极 (BaCo y{0.7}Ce y{0.15}Y y{0.15}Y O y{3},s-BCC-Y) 被合成和表征.
• 评估了机械性能 (断裂强度,刚性) 和热循环稳定性.
• 用修改过的阴极评估了全细胞性能.

主要成果:

• 与原始材料相比,s-BCC-Y阴极在断裂强度上表现出86%的增强.
• 修改后的阴极表现出异常的热循环稳定性,在600至300°C的35个循环后没有显著的降解.
• 水成功地加强了颗粒间的结合,防止在热收缩过程中颗粒脱离.
• 使用s-BCC-Y电极的全电池显示出更好的输出功率.

结论:

• 化学水化是一种有效的策略,可以提高SOFC阴极的热力学耐用性.
• 加强散装阴极的机械性能对于防止热循环故障至关重要.
• 开发的s-BCC-Y阴极为强大的高温燃料电池应用提供了有前途的解决方案.