辽宁科技大学SSI:对称SOFC电极材料研究--Sm和Nb共掺杂的BaFeO3-δ

文摘   2024-11-26 18:42   英国  

对称SOFC的优点不再一一赘述,然其对电极材料的要求非常苛刻。对称电极材料必须在氧化和还原气氛中都具有化学稳定性,且同时对HORORR反应具有催化活性,具备混合离子电子导电性等。关于对称电极材料的研究也不胜枚举,本公众号也推送过若干篇对称电极的推文,感兴趣可自行查阅。

在本论文中,作者以BaFeO3-δ为基准,探讨了SmNb共掺杂对材料性质以及SOFC性能的影响。

在共掺杂之后,材料依然可以维持立方钙钛矿结构。

空气气氛下,在共掺杂之后,和BF相比极化阻抗有所增加,且SBFN05在所有掺杂样品中的计划阻抗最低。

但是在氢气气氛下,可以看到在掺杂之后,极化阻抗有所降低,表明还原气氛下掺杂使有利的。

SBFN05的极化阻抗在空气下为0.021 Ωcm2,氢气气氛下位0.2 Ωcm2

对于阻抗谱图的绘制,要格外注意,不能为了美观忽视横纵坐标的对应。

导电性而言,空气气氛和还原气氛呈现不同的趋势。在空气气氛下,BF导电性明显高于SBFN05,但在H2气氛下的趋势截然不同。

SBFN05在空气和氢气气氛下基本维持稳定,而且具有优异的抗CO2稳定性。

性能对比,可以发现SBFN05的性能明显优于未掺杂的BF电极材料。在850℃下,SBFN05功率密度达到928.6mW cm-2

本论文中探讨了SmNb元素掺杂对材料性质和电池性能的影响。实验思路中定量Nb掺杂10%,调控SmA位的掺杂量,研究其对相结构、极化阻抗等的影响,从而明确最佳掺杂配置。关于Nb掺杂量的调控,是否可以进行,是否可以进一步优化电池性能?

Yunfei Li, Qian Zhai, Chengyi Wen, Chunling Lu, Dongchao Qiu, Bingbing Niu, Biao Wang,

Investigate the performance of Sm and Nb co-doping Sm1-xBaxFe0.9Nb0.1O3-δ symmetrical electrode for solid oxide fuel cells,

Solid State Ionics,

Volume 418,

2024,

116741,

ISSN 0167-2738,

https://doi.org/10.1016/j.ssi.2024.116741.

(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167273824002893)

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