TiO2修饰La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ用于中温固体氧化物燃料电池的阴极

doi:10.1016/S1872-2067(14)60235-7

催化学报 ›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (4): 502-508.DOI: 10.1016/S1872-2067(14)60235-7

TiO₂修饰La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-_δ用于中温固体氧化物燃料电池的阴极

刘伟星^a,b, 赵哲^a, 涂宝峰^a, 崔大安^a, 区定容^a, 程谟杰^a

a 中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室(筹)燃料电池研究部, 辽宁大连 116023;
b 中国科学院大学, 北京 100049

收稿日期:2014-07-18 修回日期:2014-09-22 出版日期:2015-03-23 发布日期:2015-03-23
通讯作者: Mojie Cheng
基金资助:
国家高技术研究发展计划(863计划, 2011AA050704); 国家重点基础研究发展计划(973计划, 2010CB732302, 2012CB215500); 国家自然科学基金(21376238, 21306189, 51101146).

TiO₂-modified La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ cathode for intermediate temperature solid oxide fuel cells

Weixing Liu^a,b, Zhe Zhao^a, Baofeng Tu^a, Daan Cui^a, Dingrong Ou^a, Mojie Cheng^a

a Division of Fuel Cells, Dalian National Laboratory for Clean Energy, Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Dalian 116023, Liaoning, China;
b University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Received:2014-07-18 Revised:2014-09-22 Online:2015-03-23 Published:2015-03-23
Supported by:
This work was supported by the National High Technology Research and Development Program of China (863 Program, 2011AA050704), the National Basic Research Program of China (973 Program, 2010CB732302, 2012CB215500), and the National Natural Science Foundation of China (21376238, 21306189, and 51101146).

摘要/Abstract

摘要：

纳米TiO₂修饰的La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ(LSCF)阴极被直接应用于YSZ电解质电池上. TiO₂可阻止LSCF和YSZ间的化学反应, 抑制SrZrO₃的形成. LSCF-0.25 wt% TiO₂阴极电池在0.7 V和600 ℃下的电流密度是LSCF阴极电池的1.6倍. 电化学阻抗谱结果表明, TiO₂修饰显著加快了氧离子注入电解质的过程, 这可能与TiO₂抑制了阴极/电解质界面处高电阻SrZrO₃层的形成有关. 本文为在ZrO₂基电解质上使用高性能的(La,Sr)(Co,Fe)O₃阴极材料提供了一种简单有效的方法.

关键词: 中温固体氧化物燃料电池, 阴极, 二氧化钛, 界面反应, 氧化锆基电解质

Abstract:

A La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ(LSCF) cathode modified using nanosized TiO₂was direct prepared on the yttria stabilized zirconia (YSZ) electrolyte in an intermediate temperature solid oxide fuel cell. TiO₂ prevents reaction between LSCF and YSZ, which would have formed a SrZrO₃ phase. The cell with a LSCF-0.25 wt% TiO₂ cathode exhibited a current density that was 1.6 times larger than that with a pure LSCF cathode at 0.7 V and 600 ℃. Electrochemical impedance spectra showed the accelerated incorporation of oxygen anions into the YSZ electrolyte with the TiO₂-modified LSCF cathode. The improvement was attributed to the suppressed formation of a non-conductive SrZrO₃ layer at the cathode/electrolyte interface.

Key words: Intermediate temperature solid oxide fuel cell, Cathode, Titanium oxide, Interfacial reaction, Zirconia-based electrolyte

刘伟星, 赵哲, 涂宝峰, 崔大安, 区定容, 程谟杰. TiO₂修饰La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-_δ用于中温固体氧化物燃料电池的阴极[J]. 催化学报, 2015, 36(4): 502-508.

Weixing Liu, Zhe Zhao, Baofeng Tu, Daan Cui, Dingrong Ou, Mojie Cheng. TiO₂-modified La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ cathode for intermediate temperature solid oxide fuel cells[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2015, 36(4): 502-508.

×
扫码分享

导出引用管理器 EndNote|Ris|BibTeX

链接本文: https://www.cjcatal.com/CN/10.1016/S1872-2067(14)60235-7

https://www.cjcatal.com/CN/Y2015/V36/I4/502

参考文献

[1] Stambouli A B, Traversa E. Renew Sustain Energy Rev, 2002, 6: 433
[2] Tsai T, Barnett S A. Solid State Ionics, 1997, 93: 207
[3] Jiang Y, Virkar A V, Zhao F. J Electrochem Soc, 2001, 148: A1091
[4] Mai A, Haanappel V A C, Uhlenbruck S, Tietz F, Stöver D. Solid State Ionics, 2005, 176: 1341
[5] Mai A, Becker M, Assenmacher W, Tietz F, Hathiramani D, Ivers-Tiffée E, Stöver D, Mader W. Solid State Ionics, 2006, 177: 1965
[6] Jordan N, Assenmacher W, Uhlenbruck S, Haanappel V A C, Buchkremer H P, Stöver D, Mader W. Solid State Ionics, 2008, 179: 919
[7] Constantin G, Rossignol C, Briois P, Billard A, Dessemond L, Djurado E. Solid State Ionics, 2013, 249-250: 98
[8] Wu W M, Liu Z B, Zhao Z, Zhang X M, Ou D R, Tu B F, Cui D A, Cheng M J. Chin J Catal (武卫明, 刘中波, 赵哲, 张小敏, 区定容, 涂宝峰, 崔大安, 程谟杰. 催化学报), 2014, 35: 1376
[9] Chen J, Liang F L, Liu L N, Jiang S P, Chi B, Pu J, Li J. J Power Sources, 2008, 183: 586
[10] Chen D J, Wang F C, Shao Z P. Int J Hydrogen Energy, 2012, 37: 11946
[11] Bannier E, Darut G, Sánchez E, Denoirjean A, Bordes M C, Salvador M D, Rayón E, Ageorges H. Surf Coatings Technol, 2011, 206: 378
[12] Erdogan D A, Polat M, Garifullin R, Guler M O, Ozensoy E. Appl Surf Sci, 2014, 308: 50
[13] Liu Y P, Deng D G, Xu S Q, Zhao S L, Wang H P, Huang L H, Hua Y J. J Non-Cryst Solids, 2013, 360: 26
[14] Khan M A, Raza R, Lima R B, Chaudhry M A, Ahmed E, Khalid N R, Abbas G, Zhu B, Nasir N. Ceram Int, 2014, 40: 9775
[15] Zhao Z, Liu L, Zhang X M, Wu W M, Tu B F, Ou D R, Cheng M J. J Power Sources, 2013, 222: 542
[16] Simner S P, Anderson M D, Engelhard M H, Stevenson J W. Electrochem Solid-State Lett, 2006, 9: A478
[17] Ding H P, Virkar A V, Liu M L, Liu F. Phys Chem Chem Phys, 2013, 15: 489
[18] Zhao Z, Liu L, Zhang X M, Wu W M, Tu B F, Cui D A, Ou D R, Cheng M J. Int J Hydrogen Energy, 2013, 38: 15361
[19] Finsterbusch M, Lussier A, Schaefer J A, Idzerda Y U. Solid State Ionics, 2012, 212: 77
[20] Crumlin E J, Mutoro E, Liu Z, Grass M E, Biegalski M D, Lee Y L, Morgan D, Christen H M, Bluhm H, Yang S H. Energy Environ Sci, 2012, 5: 6081
[21] Roy P K, Bera J. Mater Res Bull, 2005, 40: 599
[22] Sirikanda N, Matsumoto H, Ishihara T. Solid State Ionics, 2010, 181: 315
[23] Liu B, Muroyama H, Matsui T, Tomida K, Kabata T, Eguchi K. J Electrochem Soc, 2010, 157: B1858
[2] Kournoutis V Ch, Tietz F, Bebelis S. Fuel Cells, 2009, 9: 852

TiO₂修饰La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-_δ用于中温固体氧化物燃料电池的阴极

TiO₂-modified La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ cathode for intermediate temperature solid oxide fuel cells

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

扫码分享

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

[1]	乔秀清, 李晨, 王紫昭, 侯东芳, 李东升. TiO_2-_x@C/MoO₂肖特基结: 合理设计及高效电荷分离提升光催化性能[J]. 催化学报, 2023, 51(8): 66-79.
[2]	王伟康, 梅少斌, 蒋浩朋, 王乐乐, 唐华, 刘芹芹. 二氧化钛基S型异质结光催化剂的研究进展[J]. 催化学报, 2023, 55(12): 137-158.
[3]	王立群, 闫啸, 司文平, 刘道兰, 侯兴刚, 李德军, 侯峰, 窦世学, 梁骥. 光电化学氮还原: 一种可持续的氨合成方法[J]. 催化学报, 2022, 43(7): 1761-1773.
[4]	张少波, 黄辉庭, 张之杰, 冯建勇, 刘宗光, 王军转, 徐骏, 李朝升, 余林蔚, 陈坤基, 邹志刚. 超薄三维径向结叠层高开启电位(1.15V)光阴极用于太阳能制氢[J]. 催化学报, 2022, 43(7): 1842-1850.
[5]	高敦峰, 李合肥, 魏鹏飞, 王毅, 汪国雄, 包信和. 能源催化材料的电化学合成[J]. 催化学报, 2022, 43(4): 1001-1016.
[6]	孟祥东, 甄超, 刘岗, 成会明. Cu₃N保护壳层稳定CuO光阴极[J]. 催化学报, 2022, 43(3): 755-760.
[7]	王集杰, Jittima Meeprasert, 韩哲, 王欢, 冯振东, 汤驰洲, 沙峰, 唐珊, 李冠娜, Evgeny A. Pidko, 李灿. TiO₂负载的高分散Cd团簇催化剂高效催化CO₂加氢制甲醇[J]. 催化学报, 2022, 43(3): 761-770.
[8]	许家超, 高朵朵, 余火根, 王苹, 朱必成, 王临曦, 范佳杰. 新型钯-铜纳米点析氢助催化剂: 优化界面氢脱附以实现高效光催化活性[J]. 催化学报, 2022, 43(2): 215-225.
[9]	张涛, 韩晓驰, Nhat Truong Nguyen, 杨磊, 周雪梅. 二氧化钛基光催化剂用于二氧化碳还原和太阳燃料的生产[J]. 催化学报, 2022, 43(10): 2500-2529.
[10]	汤文杰, 陈娟荣, 尹正亮, 盛维琛, 林逢建, 许辉, 曹顺生. 铋改性TiO₂单晶光催化剂的制备及其完全去除酚类污染物[J]. 催化学报, 2021, 42(2): 347-355.
[11]	陈洋, 冒国兵, 唐亚文, 武恒, 王刚, 张力, 刘琪. Cr₂O₃/C@TiO₂核壳型复合材料的设计合成及其光催化产氢性能[J]. 催化学报, 2021, 42(1): 225-234.
[12]	刘云庆, 夏培玉, 李凌宇, 王欣月, 孟佳琪, 杨雨昕, 郭伊荇. 原位法制备石墨相碳/TiO₂复合光催化剂及其高效降解新兴酚类污染物性能[J]. 催化学报, 2020, 41(9): 1378-1392.
[13]	赵晨, 王志华, 陈肸, 楚弘宇, 付会芬, 王崇臣. MIL-125(Ti)衍生介孔圆盘状N-TiO₂高效光催化降解气态苯[J]. 催化学报, 2020, 41(8): 1186-1197.
[14]	连菊红, 柴玉超, 祁育, 郭向阳, 关乃佳, 李兰冬, 章福祥. 铂负载二氧化钛光催化剂在单波长下苯乙炔高选择性加氢[J]. 催化学报, 2020, 41(4): 598-603.
[15]	严伟, 孙睿, 李蒙, 李力成, 杨祝红, 花泽林, 陆小华, 刘畅. 可控碳改性Pd/TiO₂用于直接合成双氧水:非均相界面对催化性能的影响[J]. 催化学报, 2020, 41(2): 312-321.