通过用电催化剂修改La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ阴极的活性和稳定性
Li Zhang1, Yangsen Xu1, Kang Xu1
1School of Environment and Energy, Guangdong Provincial Key Laboratory of Atmospheric Environment and Pollution Control, South China University of Technology, Guangzhou, 510006, China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|September 4, 2025
概括
一种新的PrBa0.9Cs0.1Co2O5+δ (PBCsC) 涂层通过改善氧化减排反应动力学和长期稳定性,降低面积特异性阻力和提高功率密度来增强固氧燃料电池 (SOFC) 阴极.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 能源转换
背景情况:
- 传统的固体氧化物燃料电池 (SOFC) 阴极材料如La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ (LSCF) 面临着缓慢的氧降解反应 (ORR) 动力学和影响长期稳定的分离的挑战.
- 改善表面氧气交换动力学和减轻降解机制对于推进SOFC技术至关重要.
研究的目的:
- 开发一种无酸盐的电催化剂,PrBa0.9Cs0.1Co2O5+δ (PBCsC),用于入LSCF阴极.
- 通过形成复合PBCsC-LSCF电极来增强SOFC的ORR活动和操作稳定性.
- 研究PBCsC透对氧空度,Sr分离和电化学性能的影响.
主要方法:
- 在LSCF阴极表面透PBCsC.
- 用于表面分析和元素分离研究的X射线光电子光谱 (XPS).
- 电化学阻抗光谱 (EIS) 用于确定区域特定电阻 (ASR).
- 单细胞性能测试以评估功率密度和运行稳定性.
- 分布放松时间 (DRT) 分析探测表面交换动力学.
主要成果:
- 与裸体LSCF (0.067 Ω cm2) 相比,PBCsC-LSCF电极表现出明显较低的面积特异性电阻 (0.010 Ω cm2).
- 使用PBCsC-LSCF的单电池在750°C时达到1.70W cm−2的峰值功率密度,这比传统的LSCF更好.
- 观察到更高的运行稳定性,在0. 5A cm-2电流密度下降解率为0. 055%h-1.
- 在PBCsC-LSCF复合物中,XPS分析证实了较高的氧空度和降低的分离.
结论:
- 在LSCF阴极上透无PBCsC有效地加快了表面氧气交换并改善了ORR动力学.
- PBCsC-LSCF复合电极表现出优异的电化学性能,包括较低的ASR和更高的功率密度.
- 通过PBCsC透抑制Sr分离可显著提高SOFC的长期运行稳定性.
