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HOR和ORR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Sm和Nb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Sm和Nb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Sm在A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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