对于BaFeO3-δ电极材料而言,进行掺杂改性优化其性能在SOFC和PCFC中广为研究,本公众号近期推送了若干篇关于本材料的推文,感兴趣可去后台查阅。
本论文则针对La0.5Ba0.5Co1-xFexO3-δ材料,探究了不同Fe含量对材料物理化学性质的影响,从而优化其作为PCFC阴极材料的性能。研究发现随着Fe含量增加,晶胞参数和热化学膨胀TEC降低。当B位全是Fe时,其TEC低至11*10-6 K-1。导电性表现为p型半导体,在低温下富Co成分具有高极化子迁移率,当Fe含量增加时,极化子迁移率向小极化分子迁移率转变。
同时发现,在惰性气氛中的水合更为容易,这是因为氧空穴的水合比加氢更为容易,而且随着Fe含量的增加而增加。这也印证了广为接受的理论:空穴离域不利于质子化过程。对于富Fe成分而言,电子导电性很低,但是其具有较低的TEC和较高的水合能力,质子渗透性很高。
无论Fe含量多少,材料表面始终保持疏水,可能为氧吸附提供更多的表面位点,但是表面质子导电性有限,而这两点对于PCFC阴极性能都非常重要。
Sebastian L Wachowski, Iga Szpunar, Joanna Pośpiech, Daria Balcerzak, Aleksandra Mielewczyk-Gryń, Małgorzata Nadolska, María Balaguer, José M. Serra, Einar Vøllestad, Maria Gazda, Ragnar Strandbakke, Truls Norby,
Physicochemical properties of La0.5Ba0.5Co1-xFexO3-δ (0≤x≤1) as positrode for proton ceramic electrochemical cells,
Acta Materialia,
2024,
120585,
ISSN 1359-6454,
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2024.120585.
(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645424009339)
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