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orthorhombic Y_(0.95-x)Sr_(x)Co_(0.3)Fe_(0.7)O_(3-δ) anode for oxygen evolution reaction in solid oxide electrolysis cells

引用

Fundamental Research 2021年第4期1卷 439-447页

作者： Weicheng Feng Yuefeng Song Tianfu Liu Jingwei Li Xiaomin Zhang Junhu Wang Guoxiong Wang Xinhe Bao State Key Laboratory of Catalysis Dalian National Laboratory for Clean EnergyDalian Institute of Chemical PhysicsChinese Academy of SciencesDalianLiaoning 116023China College of Energy University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100039China Center for Advanced Mössbauer Spectroscopy Dalian Institute of Chemical PhysicsChinese Academy of SciencesDalianLiaoning 116023China

Cubic perovskite oxides usually suffer from delamination and Sr^(2+) segregation for catalyzing oxygen evolution reaction (OER) at the anodes of solid oxide electrolysis cells (SOECs). It is crucial to develop alternative and efficient anode materials for SOECs. Herein, a series of novel Y_(0.95-x)Sr_(x)Co_(0.3)Fe_(0.7)O_(3-δ) (YSCF-x) orthorhombic perovskite oxides in the Pnma (62) space group are synthesized as anode materials of SOECs. Physicochemical characterizations and density functional theory calculations reveal that the partial substitution of Y^(3+) by Sr^(2+) increases the oxygen vacancy concentration and mobility as well as improves the electrical conductivity, which contributes to the excellent OER activity of YSCF-x. At 800 °C, the current density of SOEC with YSCF-0.05-Ce0.8Sm0.2O2-δ anode can reach 1.32 A cm^(−2) at 1.6 V, about twice that of SOEC with Y_(0.95-x)Sr_(x)Co_(0.3)Fe_(0.7)O_(3-δ)-Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(2-δ) anode. This work paves a new avenue for the design of advanced anode materials of SOECs.

关键词： orthorhombic perovskite Oxygen vacancy Oxygen evolution reaction Solid oxide electrolysis cells CO_(2)electrolysis

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