Hydrogen Production from Water in a Solid Oxide Electrolysis Cell: Effect of Ni Doping on Lanthanum Strontium Ferrite Perovskite Cathodes

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作者
Dhruba J. Deka,Seval Gündüz,Jae-Sung Kim,Taylor Fitzgerald,Yingjie Shi,Anne C. Co,Umit S. Ozkan
出处
期刊:Industrial & Engineering Chemistry Research [American Chemical Society]
卷期号:58 (50): 22497-22505 被引量:28
标识
DOI:10.1021/acs.iecr.9b03731
摘要

High-temperature water electrolysis in a solid oxide electrolysis cell (SOEC) can be an efficient way of producing hydrogen, especially if it can be coupled with a renewable energy source. In this study, the performance of a nickel-doped, A-site deficient lanthanum strontium ferrite (La0.7Sr0.2FeO3) was investigated as an SOEC cathode. Electrolysis of H2O was carried out using a cathode stream containing 3% H2O/He at 800 °C and at various current densities. It was found that La0.7Sr0.2FeO3 has a lower Faradaic efficiency for hydrogen production than the Ni-doped cathode for which the efficiency reaches 100%. XRD shows that the undoped sample forms a nonconducting La2O3 secondary phase which affects the electrochemical performance negatively. On the nickel-doped sample, however, a B-site metal phase and a Ruddlesden–Popper phase with mixed electronic and ionic conductivity are formed, which enhances the electrochemical performance of the cathode.
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