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【2h】

A High-Performing Sulfur-Tolerant and Redox-Stable Layered Perovskite Anode for Direct Hydrocarbon Solid Oxide Fuel Cells

机译：用于直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池的高性能耐硫和氧化还原稳定的钙钛矿层状阳极。

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摘要

Development of alternative ceramic oxide anode materials is a key step for direct hydrocarbon solid oxide fuel cells (SOFCs). Several lanthanide based layered perovskite-structured oxides demonstrate outstanding oxygen diffusion rate, favorable electronic conductivity, and good oxygen surface exchange kinetics, owing to A-site ordered structure in which lanthanide and alkali-earth ions occupy alternate (001) layers and oxygen vacancies are mainly located in [LnOx] planes. Here we report a nickel-free cation deficient layered perovskite, (PrBa)0.95(Fe0.9Mo0.1)2O5 + δ (PBFM), for SOFC anode, and this anode shows an outstanding performance with high resistance against both carbon build-up and sulfur poisoning in hydrocarbon fuels. At 800 °C, the layered PBFM showed high electrical conductivity of 59.2 S cm−1 in 5% H2 and peak power densities of 1.72 and 0.54 W cm−2 using H2 and CH4 as fuel, respectively. The cell exhibits a very stable performance under a constant current load of 1.0 A cm−2. To our best knowledge, this is the highest performance of ceramic anodes operated in methane. In addition, the anode is structurally stable at various fuel and temperature conditions, suggesting that it is a feasible material candidate for high-performing SOFC anode.
机译：替代陶瓷氧化物阳极材料的开发是直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池（SOFC）的关键步骤。几种基于镧系元素的层状钙钛矿结构氧化物表现出杰出的氧扩散速率，良好的电子传导性和良好的氧表面交换动力学，这归因于A位有序结构，其中镧系元素和碱土离子占据交替的（001）层，氧空位为主要位于[LnOx]平面。在这里，我们报告了用于SOFC阳极的无镍阳离子不足的层状钙钛矿（PrBa）0.95（Fe0.9Mo0.1）2O5 +δ（PBFM），该阳极表现出出色的性能，并且对两种碳的沉积均具有高抵抗力和碳氢燃料中的硫中毒。在800 C下，层状PBFM在5％H2中显示出59.2 S cm -1 的高电导率，使用H2时的峰值功率密度为1.72和0.54sW cm −2 和CH4分别作为燃料。该电池在1.0 A cm -2 的恒定电流负载下表现出非常稳定的性能。据我们所知，这是在甲烷中操作的陶瓷阳极的最高性能。此外，阳极在各种燃料和温度条件下结构稳定，表明它是高性能SOFC阳极的可行材料候选。

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