MSE博士最终答辩：约翰-李

MSE博士最终答辩：

题目：未渗透和gdc渗透固体氧化物电池在长期运行下的降解行为

顾问：Uday Pal MSE

委员会：主席：Sean Lubner，MSE；Soumendra Basu MSE；Srikanth Gopalan MSE；Jörg Werner MSE

摘要：可逆性固体氧化物电池（rsoc）被认为是一种很有前途的能量转换系统，可以在燃料电池（FC）和电解电池（EC）两种模式下高效运行。尽管rsoc具有许多吸引人的特性，但由于耐久性问题，它们并未得到广泛应用，从而导致长期性能下降。其中，空气电极阻挡层脱落和燃料电极微结构降解是主要的影响因素。在这项澳门威尼斯人注册网站研究中，制造了具有稳定和坚固的空气电极阻挡层的固体氧化物电池，从而可以进行以燃料电极为重点的降解澳门威尼斯人注册网站研究。本澳门威尼斯人注册网站研究的重点是确定导致燃料电极长期退化的相关因素，并找到修改燃料电极结构的方法，以提高电池的性能和耐久性。固体氧化物电池（soc）在两种不同的条件下运行，即纯EC和RSOC，在FC和EC之间交替运行。此外，在燃料电极中掺入10摩尔%掺钆的铈（GDC），以提高其耐久性和性能。非浸润和gdc浸润细胞在恶劣条件下，恒流电解（EC） 506小时，在较不恶劣的条件下，恒电位RSOC条件1008小时，EC条件300小时，剩余时间为FC条件。每隔24 h，通过测量I-V曲线、电化学阻抗谱（EIS）和DRT分析对电池进行电化学表征。在两种操作条件下，电池的屏障层保持完整，而燃料电极的降解得到证实。此外，GDC浸润的作用被证明可以提高细胞的性能和耐久性。GDC通过减轻燃料电极的扩散相关降解，同时限制镍微观结构的变化，从而提高了性能。rsoc的工作电位可分为开路电压和过电压，包括欧姆、激活和浓度。其中，激活过电位可以用Butler-Volmer方程计算，该方程显示了激活过电位与电极交换电流密度的关系。由于燃料电极的交换电流密度与三相边界（TPB）长度成正比，这意味着燃料电极的降解可以通过交换电流密度的变化来揭示。为了评估过电位，获得了不同气相条件下的I-V曲线和EIS数据，并进行拟合，提取了过电位的各个分量。通过该方法，可以对506小时EC运行过程中燃料电极的降解情况进行跟踪。