Enhancing the Performance of Metal-Supported Solid Oxide Fuel Cells via Infiltration with an Aqueous Solution of Metal Nitrate Salts

材料科学 水溶液 金属 燃料电池 渗透(HVAC) 氧化物 无机化学 硝酸盐 化学工程 复合材料 冶金 有机化学 化学 工程类
作者
Aroosa Javed,Daniel Sikstrom,Yoshihisa Furuya,Nilesh Dale,A. Mohammed Hussain,Venkataraman Thangadurai
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acsami.4c19043
摘要

The infiltration technique is a cost-effective method to develop nanostructured electrodes that can accelerate sluggish oxygen reduction reaction (ORR) and enhance the electrochemical performance of solid oxide fuel cells (SOFCs) at intermediate temperatures (600-800 °C). For metal-supported SOFCs, identifying a highly efficient ORR catalyst is an ongoing challenge due to lower temperature operation. In this work, nanostructured praseodymium oxide (PrOx) and multiphase heterostructures containing perovskites with the nominal composition of Nd0.6Sr0.4CoO3-δ (NSC), SrCO3, and CoO have been developed via infiltration into the symmetric metal-supported backbone as binary layer composite, and their electrochemical performance has been investigated. The composite demonstrates enhanced electrochemical performance at various temperatures achieving the lowest polarization resistance (Rp) of 0.05 Ω cm2 at 700 °C compared to multiphase NSC alone (0.1 Ω cm2) under similar conditions. A distribution function of relaxation time (DFRT) analysis using impedance spectroscopy genetic program (ISGP) was carried out to study different electrochemical processes. PrOx significantly improves the processes involved in the ORR. The full cell performance of the composite electrode achieves a peak power density (PPD) of 329 mW·cm-2 at 700 °C in 3%H2O/H2 as fuel.

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