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New strategy for boosting cathodic performance of low temperature solid oxide fuel cells via chlorine doping

Nano Research 2024年第9期17卷 8086-8094页

作者： ShaoHua Xu Hao Qiu Shanshan Jiang Jingjing Jiang Wei Wang Xiaomin Xu Wei Kong tanaka dennis chivurugwi Arkadii Proskurin Daifen Chen Chao Su School of Energy and Power Jiangsu University of Science and TechnologyZhenjiang 212100China Institute of Analysis and Testing Beijing Academy of Science and TechnologyBeijing 100089China State Key Laboratory of Materials-Oriented Chemical Engineering College of Chemical EngineeringNanjing Tech UniversityNanjing 211816China WA School of Mines:Minerals Energy and Chemical EngineeringCurtin UniversityPerthWA6102Australia Admiral Makarov National University of Shipbuilding Heroiv Ukrainy av.9Mykolaiv54025Ukraine

To enhance the performance and widespread use of solid oxide fuel cells(SOFCs),addressing the low-temperature(<650℃)electrochemical performance and operational stability issues of cathode materials is ***,we propose an innovative approach to enhance oxygen ion mobility and electrochemical performance of perovskite oxide by substituting some oxygen sites with chlorine *** designed SrTa_(0.1)Fe_(0.9)O_(3-δ-x)Clx(x=0.05 and 0.10)exhibits improved performance compared to SrTa_(0.1)Fe_(0.9)O_(3-δ)(STF).SrTa_(0.1)Fe_(0.9)O_(2.95-δ)Cl_(0.05)(STFCl0.05)shows the lowest area-specific resistance(ASR)value on Sm0.2Ce0.8O1.9(SDC)*** 600℃,STFCl0.05 achieves an ASR value of 0.084Ω·cm^(2),and a single cell with STFCl0.05 reaches a higher peak power density(PPD)value(1143 mW·cm^(-2))than that with STF(672 mW·cm^(-2)).Additionally,besides exhibiting excellent oxygen reduction reaction(ORR)activity at lower temperatures,the STFCl0.05 cathode demonstrates good CO_(2)tolerance and operational *** cell operation lasts for 150 h,and single cell operation endures for 720 h without significant performance *** chlorine doping approach effectively enhances ORR activity and stability,making STFCl0.05 a promising cathode material for low-temperature SOFCs.

关键词： low-temperature solid oxide fuel cells(LT-SOFCs) oxygen reduction reaction(ORR) CO_(2)tolerance chlorine doping

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