La0.4Sr0.6Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ-Gd0.2Ce0.8O2-δ应用于可逆固体氧化物电池对称电极

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为制备一种高催化性的对称型固体氧化物电池电极,采用一步法合成了La0.4Sr0.6Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ-Gd0.2Ce0.8O2-δ (LSCFN-GDC).以LSCFN-GDC为电池阳极和阴极,La0.8 Sr0.2Ga0.83Mg0.17O3-δ (LSGM)为电解质,采用流延和丝网印刷工艺制备了结构为LSCFN-GDC‖LSGM‖LSCFN-GDC的电解质支撑型固体氧化物电池.分别采用固体氧化物燃料电池(SOFC)及固体氧化物电解池(SOEC)2种模式对对称电池性能进行了测试.在850℃测试温度下,分别采用湿H2(3% H2O)、H2(0.01% H2S)、CH4和C3H8为燃料气,电池最大功率密度分别为1.036、0.996、0.479和0.952 W/cm2,电解H2(50%H2O)时,1.3V电解电压下电池电流密度为0.943 A/cm2.LSCFN-GDC具有良好的耐积碳、抗硫和氧化还原稳定性能,能够在湿H2(0.01%H2S)、CH4、H2 (3%H2O)及H2(50%H2O)环境中稳定运行700 h.实验结果表明,一步合成法是一种简便而优化的电极制备方法,LSCFN-GDC‖LSGM‖LSCFN-GDC固体氧化物电池(SOC)具有广阔的应用前景.“,”La0.4Sr0.6Co0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ-Gd0.2Ce0.8O2-δ (LSCFN-GDC) with high catalytic performance was synthesized by one-step co-synthesis method for developing a symmetrical reversible solid oxide cell (SOC) electrode.Electrolyte-supported symmetrical SOCs were fabricated by tape-casting and screen-printing methods with La0.8Sr0.2Ga0.83Mg0.17O3-δ (LSGM) as the electrolyte and LSCFN-GDC as both anode and cathode.The configuration of SOC is LSCFN-GDC‖LSGM‖LSCFN-GDC.Solid oxide fuel cell (SOFC) and solid oxide electrolysis cell (SOEC) modes were used to test the performance of SOCs.The results show that the maximum power densities are 1.036,0.996,0.479,and 0.952 W/cm2 under the atmosphere of fuel gas of H2 (3% H2O),H2 (0.01% H2S),CH4,and C3H8 at 850 ℃,respectively.The current density at the electrolytic voltage of 1.3 V is 0.943 A/cm2 during the electrolysis ofH2 (50% H2O).LSCFN-GDC has good coking-resistance,sulfur-tolerance,and redox stability,and its stable performance can be sustained for 700 h under the atmosphere of H2 (0.01% H2S),CH4,H2 (3% H2O),and H2 (50% H2O).The results indicate that the one-step method is a facile and optimized fabrication procedure of electrode and LSCFN-GDC‖LSGM‖LSCFN-GDC SOCs have great potential in further application.
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