SCOPUS
SCIE
Simultaneous A- and B- site substituted double perovskite (AA’B<sub>2</sub>O<sub>5+<i>δ</i> </sub>) as a new high-performance and redox-stable anode material for solid oxide fuel cells
저자
Lee, Daae ; Kim, Dongyoung ; Son, Seung Jae ; Kwon, Young-il ; Lee, Younki ; Ahn, Jou-Hyeon ; Joo, Jong Hoon
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학술지명
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발행연도
2019
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SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
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-
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<P><B>Abstract</B></P> <P>In this study, a novel PrBa<SUB>0.5</SUB>Sr<SUB>0.5</SUB>Fe<SUB>2-x</SUB>Ge<SUB>x</SUB>O<SUB>5+δ</SUB> (PBSFG) double perovskite is first introduced by the co-substitution of Sr for A-sites and Ge for B-sites as a high-performance and redox-stable anode material for solid oxide fuel cells. The modification of the A-sites of PrBaFe<SUB>2</SUB>O<SUB>5+<I>δ</I> </SUB> by Sr-doping (PBSF) significantly enhances electrical conductivity of PBSF under a reducing atmosphere by several orders of magnitude at 800 °C. Subsequently, Ge-doping on B-sites leads to meaningful increases in oxygen ion conductivity of PBSFG, and is owing to increases in the oxygen vacancy concentration. The electrochemical performances of PBSFG-Ce<SUB>0.9</SUB>Gd<SUB>0.1</SUB>O<SUB>2-δ</SUB> (GDC) are evaluated using a composite anode with a GDC|Zr<SUB>0.79</SUB>Sc<SUB>0.2</SUB>Ce<SUB>0.01</SUB>O<SUB>2-δ</SUB> (ScSZ)|GDC electrolyte (~100 μm) and a La<SUB>0.6</SUB>Sr<SUB>0.4</SUB>Co<SUB>0.2</SUB>Fe<SUB>0.8</SUB>O<SUB>3-<I>δ</I> </SUB> (LSCF) cathode. The cell shows critical improvement in the maximum power density (838.4 mW cm<SUP>−2</SUP> at 800 °C) relative to the PrBaFe<SUB>2</SUB>O<SUB>5+<I>δ</I> </SUB> composite (497.6 mW cm<SUP>−2</SUP>). Moreover, it shows good redox-cycle stability from fuel to air under a current load.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Simultaneous A- and B-site doped double perovskite is proposed as a new SOFC anode. </LI> <LI> Electrical conductivity is enhanced by A-site modification by Sr doping. </LI> <LI> Oxygen diffusivity is meaningfully improved by B-site modification by Ge doping. </LI> <LI> The anode shows high performance and excellent redox cycle stability. </LI> </UL> </P>
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