钴掺杂增强层状钙钛矿铁氧体的超高密度纳米粒子陶瓷燃料电池阳极的应用研究

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锚定在钙钛矿表面的纳米颗粒由于其坚固且集成的结构配置而在多相催化和能量转换中广泛应用而受到广泛关注。 在此,我们采用受控的Co掺杂来有效增强层状钙钛矿铁氧体材料中纳米颗粒的溶出过程。 在还原气氛下,超高密度的CoFe合金纳米颗粒溶出在(PrBa)0.95(Fe0.8Co0.1Nb0.1)2O5+d (PBFCN0.1)表面上,为烃类催化提供了大量的反应位点和良好的耐久性。 在还原气氛下,钴促进PBFCN0.1内铁阳离子的还原,从而形成CoFe合金纳米颗粒。 该形成伴随着阳离子交换过程,其中随着温度的升高,部分钴离子被铁取代。 同时,由于CoAO键与FeAO键相比具有更强的共价性,Co掺杂显着提高了电导率。 采用 PBFCN0.1-Sm0.2Ce0.8O1.9 (SDC)|SDC|Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3 d (BSCF)-SDC 配置的单电池实现了 0.0163 X cm2 的极低极化电阻 800 °C 时峰值功率密度为 740 mW cm 2 。 该电池还在 H2 中以 285 mA cm 2 的恒定电流密度稳定运行 120 小时。 此外,采用湿C2H6作为燃料,该电池表现出卓越的性能,在800°C时达到455 mW cm 2 ,在750°C时达到320 mW cm 2 的峰值功率密度,比电池分别提高了36%和70% 在这些各自的温度下,用(PrBa)0.95(Fe0.9Nb0.1)2O5+d (PBFN)-SDC。 这一发现强调了温度如何影响掺杂层状钙钛矿铁氧体材料中合金纳米粒子的溶出,为高性能陶瓷燃料电池阳极的开发铺平了道路。