Characterization of B‐Site Sc‐doped La2Ni1-xScxO4+δ (x=0, 0.05, 0.10, and 0.15) perovskites as cathode materials for IT-SOFCs

阴极 材料科学 电化学 兴奋剂 热稳定性 氧化物 氧气 钙钛矿(结构) 固体氧化物燃料电池 化学工程 电极 光电子学 化学 物理化学 阳极 有机化学 冶金 工程类
作者
Huifang Gong,Defeng Zhou,Xiaofei Zhu,Ning Wang,Jinghe Bai,Ling Hu,Youjie Zhang,Yunlong Chen,Cunzhi Luo,Wenfu Yan
出处
期刊:International Journal of Hydrogen Energy [Elsevier BV]
卷期号:50: 1492-1502 被引量:14
标识
DOI:10.1016/j.ijhydene.2023.11.010
摘要

Cathode materials play a crucial role in enabling the widespread adoption of intermediate-temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFC) for commercial applications. This study utilized the sol-gel method to prepare a range of perovskite oxides, specifically Sc-doped La2Ni1-xScxO4+δ (x = 0, 0.05, 0.10, and 0.15), without the use of cobalt. The investigation focused on making a study of how the introduction of Sc doping affected the thermal stability, electrochemical properties, and structure of cathode materials. XRD, FE-SEM, and electrochemical workstations were subjected to structural characterization and performance testing of materials. The findings indicate that all the prepared materials have a typical Ruddlesden-Popper structure, and an abundance of additional oxygen can be generated in close proximity to the interstitial by incorporating Sc into the cathode of La2Ni1-xScxO4+δ to increase the oxygen vacancy and improve the catalytic activity of ORR. La2Ni0.9Sc0.1O4+δ has the highest oxygen surface exchange kinetics, the dissociative adsorption of oxygen is the rate-limiting step at the cathode. At a temperature of 700 °C, the lowest polarization resistance of La2Ni0.9Sc0.1O4+δ is 0.1298 Ω cm2, while the single cell with La2Ni0.9Sc0.1O4+δ as the cathode achieves an impressive peak power density of 0.462 W cm−2, thus demonstrating exceptional long-term stability. La2Ni0.9Sc0.1O4+δ is expected to be a potential high-performance IT-SOFC cathode material.

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