Reaction Mechanism and Impact of Microstructure on Performances for the LSCF‐CGO Composite Electrode in Solid Oxide Cells

Autor: E. Effori, Gérard Delette, Johan Debayle, Rakesh Sharma, J. Vulliet, G. Si Larbi, F. Monaco, Hamza Moussaoui, L. Dessemond, Jérôme Laurencin, E. Siebert, Yann Gavet
Přispěvatelé: Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Matériaux Interfaces ELectrochimie (MIEL ), Laboratoire d'Electrochimie et de Physico-chimie des Matériaux et des Interfaces (LEPMI ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Ecole Nationale Supérieure des Mines de St Etienne (ENSM ST-ETIENNE), Département Procédés de Mise en oeuvre des Milieux Granulaires (PMMG-ENSMSE), Centre Sciences des Processus Industriels et Naturels (SPIN-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire Georges Friedel (LGF-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CEA Le Ripault (CEA Le Ripault), Direction des Applications Militaires (DAM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Ecole Nationale Supérieure des Mines de St Etienne
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Fuel Cells
Fuel Cells, 2019, ⟨10.1002/fuce.201800185⟩
Fuel Cells, Wiley-VCH Verlag, 2019, ⟨10.1002/fuce.201800185⟩
ISSN: 1615-6846
1615-6854
DOI: 10.1002/fuce.201800185⟩
Popis: International audience; The reaction mechanism and the impact of microstructure on performances for a porous LSCF‐CGO composite used as O2 electrode in SOCs have been investigated. For this purpose, an integrated approach coupling (i) electrochemical testing, (ii) advanced 3D characterizations, and (iii) modeling was proposed. In this frame, a symmetrical cell was tested in a three‐electrode setup and the microstructure of the LSCF‐CGO working electrode was reconstructed by FIB‐SEM tomography. The experimental polarization curves and the impedance diagrams along with the extracted microstructural parameters were used to validate an in‐house microscale electrochemical model. This model considers two parallel reaction pathways with (i) an oxidation/reduction at TPBls (surface path) and (ii) an oxygen transfer at the gas/LSCF interface (bulk path). It was shown that the LSCF‐CGO electrode reaction mechanism is mostly controlled by the charge transfer at TPBls whatever the polarization. Finally, the impact of electrode composition, porosity and particles size on the cell polarization resistance was investigated by using the electrochemical model in combination with a large dataset of synthetic microstructures generated by a geometrical stochastic model. The effect of each microstructural parameter on the electrode performance was analyzed in order to provide useful guidelines for the cell manufacturing.
Databáze: OpenAIRE
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