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An Active and Robust Air Electrode for Reversible Protonic Ceramic Electrochemical Cells
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2021-03-26 , DOI: 10.1021/acsenergylett.1c00432 Yucun Zhou 1 , Enzuo Liu 1, 2 , Yu Chen 1, 3 , Yuchen Liu 1 , Lei Zhang 1 , Weilin Zhang 1 , Zheyu Luo 1 , Nicholas Kane 1 , Bote Zhao 1 , Luke Soule 1 , Yinghua Niu 1 , Yong Ding 1 , Hanping Ding 4 , Dong Ding 4 , Meilin Liu 1
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2021-03-26 , DOI: 10.1021/acsenergylett.1c00432 Yucun Zhou 1 , Enzuo Liu 1, 2 , Yu Chen 1, 3 , Yuchen Liu 1 , Lei Zhang 1 , Weilin Zhang 1 , Zheyu Luo 1 , Nicholas Kane 1 , Bote Zhao 1 , Luke Soule 1 , Yinghua Niu 1 , Yong Ding 1 , Hanping Ding 4 , Dong Ding 4 , Meilin Liu 1
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Reversible protonic ceramic electrochemical cells (R-PCECs) are a promising option for efficient and low-cost generation of electricity and hydrogen. Commercialization of R-PCECs, however, hinges on the development of highly active and robust air electrodes. Here, we report an air electrode consisting of PrBa0.8Ca0.2Co2O5+δ and in situ exsolved BaCoO3−δ nanoparticles (PBCC–BCO) that shows minimal polarization resistance (∼0.24 Ω cm2 at 600 °C) and high stability when exposed to humidified air with 3−50% H2O. An R-PCEC utilizing PBCC-BCO demonstrates remarkable performances at 600 °C: achieving a peak power density of 1.06 W cm–2 in the fuel cell mode and a current density of 1.51 A cm–2 at 1.3 V in an electrolysis mode. More importantly, the R-PCECs demonstrate an exceptionally high durability over 1833 h of continuous operation in the electrolysis mode. This work offers an efficient approach to design of high-performance and durable electrodes for R-PCECs.
中文翻译：
活性和健壮的可逆质子陶瓷电化学电池的空气电极
可逆质子陶瓷电化学电池（R-PCEC）是高效，低成本发电和氢气的有前途的选择。然而，R-PCEC的商业化取决于高度活跃和坚固的空气电极的发展。在这里，我们报告了一个由PrBa 0.8 Ca 0.2 Co 2 O 5 +δ和原位溶解的BaCoO3 -δ纳米粒子（PBCC-BCO）组成的空气电极，该电极显示出最小的极化电阻（在600°C时约为0.24Ωcm 2），并且当暴露于3％至50％H 2 O的潮湿空气中时，具有很高的稳定性。利用PBCC-BCO的R-PCEC在600°C时表现出卓越的性能：实现1.06 W cm –2的峰值功率密度在燃料电池模式下，电解模式下电流密度为1.31 V，电流密度为1.51 A cm –2。更重要的是，R-PCEC在电解模式下连续运行1833小时后具有极高的耐用性。这项工作为R-PCEC的高性能和耐用电极的设计提供了一种有效的方法。
更新日期：2021-04-09
中文翻译：
活性和健壮的可逆质子陶瓷电化学电池的空气电极
可逆质子陶瓷电化学电池（R-PCEC）是高效，低成本发电和氢气的有前途的选择。然而，R-PCEC的商业化取决于高度活跃和坚固的空气电极的发展。在这里，我们报告了一个由PrBa 0.8 Ca 0.2 Co 2 O 5 +δ和原位溶解的BaCoO3 -δ纳米粒子（PBCC-BCO）组成的空气电极，该电极显示出最小的极化电阻（在600°C时约为0.24Ωcm 2），并且当暴露于3％至50％H 2 O的潮湿空气中时，具有很高的稳定性。利用PBCC-BCO的R-PCEC在600°C时表现出卓越的性能：实现1.06 W cm –2的峰值功率密度在燃料电池模式下，电解模式下电流密度为1.31 V，电流密度为1.51 A cm –2。更重要的是，R-PCEC在电解模式下连续运行1833小时后具有极高的耐用性。这项工作为R-PCEC的高性能和耐用电极的设计提供了一种有效的方法。
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