BaCo0.4Fe0.4Nb0.1Sc0.1O3-δ perovskite oxide with super hydration capacity for a high-activity proton ceramic electrolytic cell oxygen electrode

电解质 电化学 电极 氧气 氧化物 化学工程 陶瓷 材料科学 极化(电化学) 无机化学 分解 化学 电解水 电解 物理化学 复合材料 冶金 有机化学 工程类
作者
Chengyi Lu,Rongzheng Ren,Ziwei Zhu,Guang Pan,Gai-Ge Wang,Xu Chen,Jinshuo Qiao,Wang Sun,Qiaogao Huang,Hairui Liang,Zhenhua Wang,Kening Sun
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:472: 144878-144878 被引量:49
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.144878
摘要

Proton ceramic electrolytic cells (PCECs) are regarded as superior candidates for largescale hydrogen production by water electrolytic because they are efficient and weakly temperature-dependent. However, the intrinsically poor water-storage capability (hydration) and slow proton mobility of traditional PCEC oxygen electrodes retards the activity of electrochemical water decomposition to oxygen. The sluggish decomposition process has prevented the extensive application of PCECs. Herein, we report a Nb5+ and Sc3+ co-doped BaCo0.4Fe0.4Nb0.1Sc0.1O3-δ (BCFNS) perovskite oxygen electrode that exhibits remarkably low polarization resistances (e.g., 0.079 Ω·cm2 at 650 °C) in air humidified with 3 vol% H2O. Both experiments and computational calculations linked this high performance to the synergistic effect of Nb5+ and Sc3+ in tuning the oxygen-vacancy concentration and the hydration reaction between oxygen vacancies and water molecules. This unique synergistic mechanism endows BCFNS with strong hydration capacity, boosting the formation of protonic defects and reducing the proton-migration barrier. Benefiting from these features, a single PCEC with a BCFNS oxygen electrode achieved much higher current densities than newly reported PCECs: 1224.91, 914.05, 622.18, and 314.89 mAcm−2 at 1.3 V and 650 °C, 600 °C, 550 °C, and 500 °C, respectively. Such excellent electrolytic performance suggests that Nb5+ and Sc3+ co-doping can promote the hydration capability and proton mobility of electrode materials for high-performance PCECs.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
一纸墨香发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
LYSM应助欣欣采纳,获得10
1秒前
沫沫的祈祷完成签到,获得积分20
1秒前
Shaw完成签到,获得积分10
1秒前
Dean发布了新的文献求助10
2秒前
xzn1123重新开启了haha文献应助
2秒前
HHH发布了新的文献求助10
2秒前
耶耶耶完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
0928发布了新的文献求助30
4秒前
4秒前
劲秉应助Judy采纳,获得20
4秒前
彭于晏应助蝉时雨采纳,获得10
4秒前
4秒前
苏世完成签到,获得积分10
4秒前
云河发布了新的文献求助10
4秒前
欢也零星完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
wtt0109完成签到 ,获得积分10
5秒前
ljn0406完成签到 ,获得积分10
5秒前
星满楼完成签到,获得积分10
5秒前
e麓绝尘完成签到 ,获得积分10
5秒前
lucky完成签到,获得积分20
6秒前
7秒前
folio发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
7秒前
7秒前
Shaw发布了新的文献求助10
7秒前
隐形曼青应助Gleast采纳,获得10
8秒前
SciGPT应助起风了采纳,获得10
8秒前
所所应助科研小白采纳,获得10
8秒前
9秒前
小二郎应助HHH采纳,获得10
9秒前
10秒前
康康完成签到,获得积分10
10秒前
王欧尼完成签到,获得积分10
10秒前
福star高照完成签到,获得积分10
10秒前
lucky发布了新的文献求助10
10秒前
高分求助中
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2500
Востребованный временем 2500
中成药治疗优势病种临床应用指南 2000
Aspects of Babylonian celestial divination : the lunar eclipse tablets of enuma anu enlil 1500
Agaricales of New Zealand 1: Pluteaceae - Entolomataceae 1040
Healthcare Finance: Modern Financial Analysis for Accelerating Biomedical Innovation 1000
Classics in Total Synthesis IV: New Targets, Strategies, Methods 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 纳米技术 内科学 物理 化学工程 计算机科学 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3447708
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3043487
关于积分的说明 8994272
捐赠科研通 2731873
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1498506
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 692788
邀请新用户注册赠送积分活动 690597