Direct modeling of the electrochemistry in the three-phase boundary of solid oxide fuel cell anodes by density functional theory: a critical overview
Notice bibliographique
Résumé
The first principles modeling of electrochemical reactions has proven useful for the development of efficient, durable and low cost solid oxide full cells (SOFCs). In this account we focus on recent advances in modeling of structural, electronic and catalytic properties of the SOFC anodes based on density functional theory (DFT) first principle calculations. As a starting point, we highlight that the adequate analysis of cell electrochemistry generally requires modeling of chemical reactions at the metal/oxide interface rather than on individual metal or oxide surfaces. The atomic models of Ni/YSZ and Ni/CeO2 interfaces, required for DFT simulations of reactions on SOFC anodes are discussed next, together with the analysis of the electronic structure of these interfaces. Then we proceed to DFT-based findings on charge transfer mechanisms during redox reactions on these two anodes. We provide a comparison of the electronic properties of Ni/YSZ and Ni/CeO2 interfaces and present an interpretation of their different chemical performances. Subsequently we discuss the computed energy pathways of fuel oxidation mechanisms, obtained by various groups to date. We also discuss the results of DFT studies combined with microkinetic modeling as well as the results of kinetic Monte Carlo simulations. In conclusion we summarize the key findings of DFT modeling of metal/oxide interfaces to date and highlight possible directions in the future modeling of SOFC anodes.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».