Layer-structured LiNi0.8Co0.2O2: A new triple (H+/O2−/e−) conducting cathode for low temperature proton conducting solid oxide fuel cells

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作者
Liangdong Fan,Pei-Chen Su
出处
期刊:Journal of Power Sources [Elsevier BV]
卷期号:306: 369-377 被引量:142
标识
DOI:10.1016/j.jpowsour.2015.12.015
摘要

Abstract Solid oxide fuel cells with proton conducting electrolytes (H–SOFCs) show great potential for more efficient energy conversion over their oxygen ionic conducting counterparts at temperatures below 650 °C, providing a comparably high performance cathode material can be available. A brief review of current development of cathode materials shows that materials with triple (oxygen ionic, protonic, and electronic) conducting properties are most promising for H–SOFCs. In this work, a triple-conducting LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 (LNCO) with layered structure, allowing simultaneous conduction of intrinsic oxygen ion and electron as well as the extrinsic proton, is proposed as a cathode material for H–SOFC. The electrochemical impedance spectroscopy analysis of LNCO shows the good oxygen reduction reaction (ORR) activity with a considerably low activation energy of 0.88 eV, and an evident water uptake capability those facilitate the cathode reaction process. Fuel cells using LNCO cathode on a BaZr 0.1 Ce 0.7 Y 0.2 O 3 proton-conducting electrolyte render a peak power density of 410 mW cm −2 at 650 °C under H 2 /air condition, which is higher than most of the typical cathode materials reported with similar cell configurations. This work also demonstrated a new series of simple and low cost cathode materials simultaneously possessing interesting triple-conduction and good ORR activities for low temperature H–SOFCs.

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