在低温固体氧化物燃料电池中通过B位过量增强Sm_0.5Sr_0.5CoO_3-δ阴极的电化学性能

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
• 能源转换 能源转换

背景情况:

• 高性能固体氧化物燃料电池 (SOFC) 需要先进的阴极材料以在中低温下工作.
• Sm_0.5Sr_0.5CoO_3-δ (SSC) 是一个有前途的阴极材料,但它的性能可以进一步优化.

研究的目的:

• 研究过多的B位酸盐对Sm_0.5Sr_0.5CoO_3-δ (SSC) 矿阴极的电化学特性和性能的影响.
• 为了确定一个最佳的组成,以提高SOFC在降低温度下运行.

主要方法:

• 一系列Sm_0.5Sr_0.5Co_1+xO_3-δ (SSC1+x) 矿阴极材料的合成,其含量各不相同 (x = 0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.3).
• 电化学表征,包括在550°C测量极化电阻.
• 在700°C的单细胞性能测试以评估峰值功率密度.

主要成果:

• 与标准SSC (0.711 Ω cm2) 相比,Sm_0.5Sr_0.5Co_1.1O_3-δ (SSC1.1) 组合在550°C时表现出明显较低的极化阻力 (0.517 Ω cm2) .
• 使用SSC1.1阴极的单电池在700°C时达到1.054W cm-2的峰值功率密度,比标准SSC阴极 (0.842W cm-2) 提高25%.

结论:

• 在SSC矿阴极中控制过量的可以提高电导率和氧空隙的形成,从而提高电化学活性.
• 优化的Sm_0.5Sr_0.5Co_1.1O_3-δ (SSC1.1) 材料显示出作为在中间温度下运行的高性能SOFC的先进阴极的巨大潜力.