在湿润空气中运行的固体氧化物燃料电池中，La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ/Sm0.2Ce0.8O2-δ多孔空气电极的内部表面和晶界退化

《ACS Applied Energy Materials》：Internal Surface and Grain Boundary Degradation of La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ/Sm0.2Ce0.8O2-δ Porous Air Electrode of Solid Oxide Fuel Cells Operated in Humidified Air

湿度影响电极结构，微观分析揭示富集层与晶界沉淀形成导致性能退化

　　

对于在燃料电池模式或电解模式下运行的固体氧化物电池（SOCs）的多孔空气电极而言，空气中的湿度会影响其纳米结构，进而影响其性能，并增加其对其他污染物的耐受性。多孔电极的内表面位于整个电极的外表面之下，是一个由渗透孔组成的相互连接的网络，为电化学反应提供了表面积。湿度也直接与内表面发生作用，导致电极发生外部降解。了解这种外部降解在纳米结构中的起源，尤其是多孔电极内表面的降解机制，对于通过电极结构工程或优化其运行条件来进一步提高SOC性能至关重要。一个使用La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ/Sm_0.2Ce_0.8O_2-δ（LSCF/SDC）正极的商业电池在10%的加湿空气中以0.6 A/cm²的电流和750 °C的温度下运行了2571小时，而另一个作为对比的基准电池则在相同的条件下但在干燥空气中运行了4610小时。在加湿空气中运行的电池的阻抗增加更为明显。操作后的透射电子显微镜（TEM）分析显示，在干燥空气中运行的电池中没有发现Sr的偏聚现象。而在加湿空气中运行的电池中，活性层的内表面形成了一层富含Sr和La的致密层。在LSCF/LSCF晶界处形成了(Co, Fe)O_x沉淀物。基于该电池在加湿空气中运行后的微观结构，本文讨论并推导了由湿气引起的表面层和(Co, Fe)O_x沉淀物的形成机制及其对电池电化学性能的影响。