Improving Electrochemical Oxidation/Reduction Kinetics in Single-Component Solid Oxide Cells through Synergistic A-Site Defects and Anion Doping

电化学 氧化物 材料科学 交换电流密度 氧化还原 限制电流 电极 固体氧化物燃料电池 电解 氧气 动力学 极化(电化学) 兴奋剂 无机化学 化学工程 阳极 化学 物理化学 电解质 塔菲尔方程 物理 光电子学 有机化学 量子力学 工程类 冶金
作者
Ping Li,Qiuyan Chen,Ran Zhang,Jing Zeng,Fei Liu,Fei Yan,Zhan‐Ku Li,Gan Tian,Xiaofeng Tong
出处
期刊:Energy & Fuels [American Chemical Society]
卷期号:37 (20): 16050-16061 被引量:15
标识
DOI:10.1021/acs.energyfuels.3c02794
摘要

Solid oxide fuel/electrolysis cells (SOFCs/SOECs) have emerged as promising technologies for reversibly converting chemical and electrical energy. Here, we propose a synergistic approach involving the introduction of A-site defects and anion doping in the perovskite La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ (LSCF) oxide to enhance its electrochemical oxidation/reduction kinetics as an electrode material in single-component SOFCs/SOECs. By creating an A-site deficient and F-doped oxyfluoride, designated as (La0.6Sr0.4)0.95Co0.2Fe0.8F0.1O2.9-δ (F-(LS)0.95CF), we effectively lower the valence state of both Co and Fe elements, leading to a higher concentration of oxygen vacancies. This synergistic approach yields a remarkable approximately 5-fold increase in the oxygen surface exchange coefficient (kchem) and a 50% increase in the bulk diffusion coefficient (Dchem) at 700 °C, when compared with LSCF. The resulting F-(LS)0.95CF-based single cell demonstrates approximately a 100% higher maximum power density for SOFC operation and a 60% higher current density at 1.3 V for SOEC operation. These improvements are further supported by lower polarization resistances observed in symmetrical cells with F-(LS)0.95CF. Furthermore, detailed investigations into the reaction kinetics reveal distinctive behaviors for the hydrogen oxidation reaction when comparing LSCF to F-(LS)0.95CF as the electrode material. Specifically, for LSCF, the rate-limiting step is the adsorption and dissociation of H2, while for F-(LS)0.95CF, it primarily involves a charge-transfer reaction. Conversely, for the oxygen reduction reaction, regardless of the electrode material being LSCF or F-(LS)0.95CF, the rate-limiting step consistently involves the reduction of oxygen atoms to O–.
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
阿猫完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
烯灯发布了新的文献求助10
1秒前
传奇3应助唐文硕采纳,获得10
1秒前
zzy加油发布了新的文献求助10
1秒前
默默曼安发布了新的文献求助10
1秒前
LL完成签到 ,获得积分10
1秒前
云浪之外完成签到,获得积分10
1秒前
walu发布了新的文献求助50
1秒前
椰汁发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
2秒前
fhz完成签到,获得积分20
3秒前
劲进发布了新的文献求助10
3秒前
完美世界应助李雯雯采纳,获得10
4秒前
Criminology34应助悦耳青曼采纳,获得10
5秒前
耍酷的甜瓜完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
神啊救救我吧完成签到,获得积分10
6秒前
liyuze完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
jl发布了新的文献求助10
7秒前
幽默不愁完成签到,获得积分10
7秒前
蟹老板完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
肖恩完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
10秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
10秒前
好的完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
11秒前
Harbour完成签到,获得积分10
11秒前
元谷雪应助优美紫槐采纳,获得10
11秒前
张悦林完成签到,获得积分10
11秒前
发酱完成签到,获得积分10
12秒前
千早爱音完成签到,获得积分10
12秒前
斯文败类应助高贵的傲菡采纳,获得10
13秒前
13秒前
小飞鼠完成签到,获得积分20
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Basic And Clinical Science Course 2025-2026 3000
Encyclopedia of Agriculture and Food Systems Third Edition 2000
人脑智能与人工智能 1000
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
Pharmacology for Chemists: Drug Discovery in Context 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5608504
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4693127
关于积分的说明 14876947
捐赠科研通 4717761
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2544250
邀请新用户注册赠送积分活动 1509316
关于科研通互助平台的介绍 1472836