Self‐Recoverable Symmetric Protonic Ceramic Fuel Cell with Smart Reversible Exsolution/Dissolution Electrode

溶解 材料科学 陶瓷 甲醇 密度泛函理论 电极 氧化还原 燃料电池 化学工程 电催化剂 灵活性(工程) 物理化学 复合材料 电化学 计算化学 有机化学 化学 冶金 工程类 统计 数学
作者
Yuhao Wang,Zheng Wang,Kaichuang Yang,Jiapeng Liu,Yufei Song,Jingwei Li,Zhiwei Hu,Matthew J. Robson,Zhiqi Zhang,Yunfeng Tian,Shenjun Xu,Ying Lu,Ho Mei Law,Feng Liu,Qing Chen,Zhibin Yang,Francesco Ciucci
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
被引量:1
标识
DOI:10.1002/adfm.202404846
摘要

Abstract This study unveils a novel concept of symmetric protonic ceramic fuel cells (symm‐PCFCs) with the introduction of a self‐recoverable electrode design, employing the innovative material BaCo 0.4 Fe 0.4 Zr 0.1 Y 0.1 O 3‐δ (BCFZY). This research marks a significant milestone as it demonstrates the bi‐functional electrocatalytic activity of BCFZY for the first time. Utilizing density functional theory simulations, the molecular orbital interactions and defect chemistry of BCFZY are explored, uncovering its unique capability for the reversible exsolution and dissolution of Co‐Fe nanoparticles under redox conditions. This feature is pivotal in promoting both hydrogen oxidation and oxygen reduction reactions. Leveraging this insight, a cell is fabricated exhibiting high electrocatalytic activity and fuel flexibility as evidenced by the peak power densities of ≈350, 287, and 221 mW cm −2 (at 600 °C) with hydrogen, methanol, and methane as fuels, respectively. Experiments also show that the reversible exsolution/dissolution mitigates performance degradation, enabling prolonged operational life through self‐recovery. This approach paves the way for novel, advanced, durable, and commercially viable symm‐PCFCs.
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