高性能 (Cu,Mn) ₃O₄/CuO网络用于通过电子沉积和现场烧结在固体氧化物细胞中的氧气电极接触层

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:

• 固体氧化物电池 (SOC) 对于电能和化学能量的转换至关重要.
• 在大型应用中,SOC和互联网之间的高效电流采集是至关重要的,但仍然是一个重大挑战.
• 现有的接触层往往表现出高电阻,阻碍了设备的性能.

研究的目的:

• 为固体氧化物细胞 (SOCs) 开发一个改进的氧气电极接触层 (CL).
• 为了研究新型 (Cu,Mn) 3O4/CuO复合网格CL的电气性能和长期稳定性.
• 评估使用新CL的SOC的性能提升.

主要方法:

• (Cu,Mn) 3O4/CuO网格CL通过电沉积在铜网上,然后进行现场反应性烧结的制造.
• 复合网的电子导电阻和区域特定电阻 (ASR) 的表征.
• 中期测试包括同热衰老和热循环,以及单细胞性能评估.

主要成果:

• 合规旋层显著降低了复合网的ASR,在850°C时将其降低到19 mΩ cm2,使原始铜网的阻力减半.
• 经过300小时的老化和20个热循环后,CL表现出极好的稳定性,ASR保持在30 mΩ cm2以下.
• 单细胞测试显示,复合网格的总欧姆电阻降低了480 mΩ cm2 (燃料电池) 和561 mΩ cm2 (电解电池).

结论:

• 开发的 (Cu,Mn) 3O4 / CuO 网格作为SOCs的有效3D和自支接触层.
• 这种CL设计大大提高了电流收集效率和设备稳定性.
• 这些发现为优化SOC性能和可扩展性提供了宝贵的见解.