一种高度活跃和稳定的无铁基矿阴极,用于固体氧化物电化学电池

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:

• 固体氧化物电化学电池 (SOC) 中的铁基矿电极活动和耐用性有限.
• 现有的材料很难满足燃料电池和电解中的高效能量转化需求.

研究的目的:

• 为了研究Mn和P联合合的SrFe_0.9-xMn_0.1P_xO_3-δ (SF_0.9-xM_0.1P_x) 作为SOCs的改进阴极材料.
• 评估协同兴奋剂对电化学性能,氧空位产生和氧吸附/解离的影响.
• 评估这些材料适用于固体氧化物燃料电池 (SOFC) 和固体氧化物电解电池 (SOEC) 的适用性.

主要方法:

• 合成Mn和P联合合的SrFeO_3-δ (SF) 矿材料,其含量不同 (x = 0, 0.05, 0.10, 0.15).
• 在800°C时对材料性能和电化学性能进行系统的研究.
• 使用开发的正极材料制造和测试SOFC和SOEC设备.

主要成果:

• 协同兴奋剂有效调节了粒径,促进了氧气空隙的产生,并在SF材料中增强了氧气吸附/解离.
• SFM_0.1P_0.1阴极显示极化阻力 (R_p) 降低了43.48%至0.078 Ω cm2和140.43%的输出性能增加到938.02mW cm-2在800°C.
• 采用SFM_0.1P_0.1的SOEC电池在800°C时达到1.73 A cm^-2的电流密度,在CO₂电解时达到1.5V,在SOFC和SOEC操作中表现出卓越的稳定性.

结论:

• 和共是一种高度有效的策略,用于提高SOC中的铁基矿阴极的活性和耐用性.
• 开发的SFM_0.1P_0.1材料显示出作为SOFC和SOEC应用的高性能阴极具有显著的前景.
• 与金属和非金属离子联合剂提供了一条可行的途径,以提高电化学能源系统中的电极性能.