[논문]Nano-film coated cathode functional layers towards high performance solid oxide fuel cells

Choi, Mingi; Lee, Jongseo; Lee, Wonyoung

doi:10.1039/c8ta01660g

[해외논문] Nano-film coated cathode functional layers towards high performance solid oxide fuel cells

Journal of materials chemistry. A, Materials for energy and sustainability, v.6 no.25, 2018년, pp.11811 - 11818

Choi, Mingi (Departments of Mechanical Engineering) , Lee, Jongseo (Departments of Mechanical Engineering) , Lee, Wonyoung (Departments of Mechanical Engineering)

Abstract ▼ AI-Helper

Nano-structured composite electrodes, from a carefully conducted infiltration process, are one of the most promising electrode structures for intermediate temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFCs), due to their ability to promote the oxygen reduction reaction (ORR) and enlarge triple phase boundaries (TPBs). Here, we demonstrate rational design of infiltrated nano-structures for IT-SOFCs with enhanced ORR kinetics and excellent stability. We systematically designed a nano-structured cathode functional layer (CFL) from the infiltration of Sm0.5Sr0.5CoO3−δ (SSC) into porous Gd0.2Ce0.8O2−δ (GDC). By controlling the drying process during the infiltration process, two distinct nano-structures of SSC, discrete coating and film-like coating, were fabricated on the GDC scaffolds. The CFL with the film-like coating showed ∼30% reduction in polarization resistance (Rp) and ∼15% increase in peak power density at 650 °C compared to the CFL with the discrete coating in spite of ∼12-fold lower loading of infiltration materials. Furthermore, the CFL with the film-like coating showed an excellent stability, maintaining an Rp of 0.029 Ω cm2 for 100 h at 650 °C. Our results demonstrated that the high performance and stability of composite electrodes for IT-SOFCs can be achieved through a thin-film coated CFL.

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