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赵辉研究团队研究成果在《Journal of Materials Chemistry A》上发表
2018-07-11 21:22 徐英明  审核人:

2018年7月10日,化学化工学院于赵辉教授领导的固态电化学科研团队在英国皇家化学学会出版的《Journal of Materials Chemistry A》上发表了题为中文名称Antimony-doped Bi0.5Sr0.5FeO3-d as a novel Fe-based oxygen reduction electrocatalyst for solid oxide fuel cells below 600 °C)的研究论文。

固体氧化物燃料燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC属于第三代燃料电池,是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。目前人们普遍认为降低工作温度是使SOFC能在实际中得以应用的关键。低温工作不仅可以显著降低各个部件的老化速率,有效提高电池的稳定性、延长其使用寿命,而且当电池工作温度降到800°C以下时还可使用廉价的不锈钢等作为连接材料,大大降低电池的制作成本,为SOFC的商业化提供有利条件。低温化已成为SOFC的主要研究方阴极是SOFC的主要构件之一,采用混合氧离子电子导体氧化物作为阴极材料可有效扩展其反应活性区域,提高阴极在低温下的催化活性,因而近年来开发混合导电型阴极材料成为SOFC低温化最为热门的研究领域之一。

皇冠体育网站赵辉教授科研团队发现铁基钙钛矿氧化物Bi0.5Sr0.5FeO3-d作为SOFC阴极材料具有很好的高温热稳定性、兼容性及高的氧空位浓度,并将其作为氧还原反应的电催化剂。作者选择在Fe位进行Sb元素的掺杂,不仅可以改善材料的混合电导率,而且能提高抗CO2毒化的长期稳定性。电化学测试表明Bi0.5Sr0.5Fe0.9Sb0.1O3-d阴极在中低温600 °C下表现出优异的化学相容性和高温热稳定性。600oC时的极化电阻为0.09Wcm2,且活化能为1.05 eV,输出功率密度为0.95W cm-2。氧还原动力学测试结果显示,阴极上的反应主要有电荷迁移过程和氧分子的扩散过程,其中电荷的迁移过程是氧还原反应速率控制步骤。

该项研究得到国家自然科学基金委的资助。论文第一作者为皇冠体育在线研究生高磊,赵辉教授和李强教授为通讯作者,皇冠体育网站为第一完成单位。


文章的图文摘要

Antimony-doped Bi0.5Sr0.5FeO3-d as a novel Fe-based oxygen reduction electrocatalyst for solid oxide fuel cells below 600 °C.J. Mater. Chem. A, 2018, Accepted Manuscript,DOI: 10.1039/C8TA04222E.文献链接http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ta/c8ta04222e#!divAbstract

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