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Electrochemical Properties of La0.6A0.4Co0.2Fe0.8O3 (A = Sr, Ca, Ba) as a Bifunctional Electrode for Reversible Solid Oxide Cells
Energy & Fuels ( IF 5.2 ) Pub Date : 2023-03-29 , DOI: 10.1021/acs.energyfuels.3c00346
Ping Li 1, 2 , Fei Liu 2 , Meiling Xu 2 , Yinuo Han 2 , Fei Yan 1, 2 , Tian Gan 3 , Dong Fu 1, 2
Energy & Fuels ( IF 5.2 ) Pub Date : 2023-03-29 , DOI: 10.1021/acs.energyfuels.3c00346
Ping Li 1, 2 , Fei Liu 2 , Meiling Xu 2 , Yinuo Han 2 , Fei Yan 1, 2 , Tian Gan 3 , Dong Fu 1, 2
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Perovskite oxides are considered as highly active electrodes for reversible solid oxide cells (RSOCs), which show high conversion efficiency in power-fuel and fuel-power modes. In this work, La0.6A0.4Co0.2Fe0.8O3 (A = Sr, Ca, Ba) oxides are synthesized as bifunctional electrodes for RSOCs. Among them, La0.6Ca0.4Co0.2Fe0.8O3 (LCCF) exhibits the best redox performance, which makes it have the highest catalytic activity not only for the oxygen reduction reaction (ORR) but also for the hydrogen oxidation reaction (HOR). This is mainly because LCCF has the highest oxygen vacancy concentration, which promotes the HOR and ORR. In addition, for HOR and ORR processes on LCCF-based equivalent symmetrical cells, the rate-determining steps (RDSs) are the charge transfer reaction and the reduction of O to O–, respectively. When LCCF is used as the electrode material, an RSOC displays the highest discharge/electrolytic water performance in reversible operation conditions. When the fuel gas is H2/H2O, the maximum power density of the LCCF-based cell can reach 271.1 mW cm–2 at 700 °C and the current density of LCCF-based cell reaches −400.2 mA cm–2 at 700 °C and 1.3 V.
中文翻译：
La0.6A0.4Co0.2Fe0.8O3 (A = Sr, Ca, Ba) 作为可逆固体氧化物电池双功能电极的电化学性质
钙钛矿氧化物被认为是可逆固体氧化物电池 (RSOC) 的高活性电极，在动力-燃料和燃料-动力模式下显示出高转换效率。在这项工作中，La 0.6 A 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 (A = Sr, Ca, Ba) 氧化物被合成为 RSOC 的双功能电极。其中，La 0.6 Ca 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3（LCCF）表现出最好的氧化还原性能，这使得它不仅对氧还原反应（ORR）而且对氢氧化反应（HOR）都具有最高的催化活性。这主要是因为LCCF具有最高的氧空位浓度，促进了HOR和ORR。此外，对于基于 LCCF 的等效对称电池上的 HOR 和 ORR 过程，决速步骤 (RDS) 分别是电荷转移反应和 O 还原为 O –。当 LCCF 用作电极材料时，RSOC 在可逆操作条件下显示出最高的放电/电解水性能。当燃料气体为H 2 /H 2 O时，LCCF基电池的最大功率密度可达271.1 mW cm –2在 700 °C 时，基于 LCCF 的电池的电流密度在 700 °C 和 1.3 V 时达到 −400.2 mA cm –2 。
更新日期：2023-03-29
中文翻译：
La0.6A0.4Co0.2Fe0.8O3 (A = Sr, Ca, Ba) 作为可逆固体氧化物电池双功能电极的电化学性质
钙钛矿氧化物被认为是可逆固体氧化物电池 (RSOC) 的高活性电极，在动力-燃料和燃料-动力模式下显示出高转换效率。在这项工作中，La 0.6 A 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3 (A = Sr, Ca, Ba) 氧化物被合成为 RSOC 的双功能电极。其中，La 0.6 Ca 0.4 Co 0.2 Fe 0.8 O 3（LCCF）表现出最好的氧化还原性能，这使得它不仅对氧还原反应（ORR）而且对氢氧化反应（HOR）都具有最高的催化活性。这主要是因为LCCF具有最高的氧空位浓度，促进了HOR和ORR。此外，对于基于 LCCF 的等效对称电池上的 HOR 和 ORR 过程，决速步骤 (RDS) 分别是电荷转移反应和 O 还原为 O –。当 LCCF 用作电极材料时，RSOC 在可逆操作条件下显示出最高的放电/电解水性能。当燃料气体为H 2 /H 2 O时，LCCF基电池的最大功率密度可达271.1 mW cm –2在 700 °C 时，基于 LCCF 的电池的电流密度在 700 °C 和 1.3 V 时达到 −400.2 mA cm –2 。
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