The Effect of the Electrode Particle Size Reduction to Nanoscale on the Low-Temperature-Operating Solid Oxide Fuel Cells
Notice bibliographique
Résumé
There have been intensive research activities to lower the operating temperature of solid oxide fuel cells (SOFC) to avoid problems related to the high-temperature (≥ 800 oC) operation, such as reliability and cost issues, and to expand the application fields toward portable and mobile power sources. In this regard, thin-film electrolytes and nanostructure electrodes have been at the center of interests to reduce the ohmic and polarization losses while decreasing the operating temperatures. The effect of thinning down the electrolyte is straightforward, however, that of particle size reduction at the electrode is rather complicated. One of the main reasons is the difficulty of elucidating various electrode reaction mechanisms. Another reason can be the difficulty of fabricating the nanostructure electrodes. If conventional powder processing is used, it is challenging to reduce the electrode particle size due to the original particle size of the starting powder and high-temperature sintering. On the other hand, in common thin-film-based SOFCs, nanostructure noble metal electrodes, such as Pt, are employed, thus it is difficult to interrogate the effect of the particle size reduction of the widely used SOFC electrodes. Owing to the research efforts during the last decade, we have been able to obtain high-performance low-temperature-operating SOFCs (LT-SOFCs) based on the anode-supported platform by implementing thin-film electrolytes and nanostructure electrodes, while using the common SOFC materials. A peak power density as high as 600 mW cm-2 at 500 oC was achieved based on the nanostructure Ni-YSZ anode, ~1 micron-thick YSZ-GDC bilayer electrolyte, and nanostructure LSC or LSC-GDC composite cathode. The active cell components are fabricated by using pulsed laser deposition (PLD) and the particle size of the anode is 100-200 nm, that of the cathode is around 10-several 10s nm. Since the most interested topic regarding the LT-SOFCs has been the cell power output, the study on the effect of nanostructure electrodes at LT is rather not intensively performed. Therefore, in the current presentation, we will exhaustively review and discuss the impact and influence of the particle size reduction to nanoscale at both the cathode and the anode on LT-SOFCs. The distinctive characteristics of the nanoscale electrodes will be presented based on the half-cell and full-cell tests, and the direct comparisons between the cells in which the only difference is the electrode particle size. Acknowledgement The authors are grateful to the Global Frontier R&D Program on Center for Multiscale Energy Systems (Grant No. NRF-2015M3A6A7065442) of the National Research Foundation (NRF) of Korea funded by the Ministry of Science, ICT & Future Planning (MSIP), and to the Institutional Program (2E26081) of Korea Institute of Science and Technology (KIST) for financial support. References J.-H. Park, W.-S. Hong, G. C. Kim, H. J. Chang, J.-H. Lee, K. J. Yoon, and J.-W. Son, J. Electrochem. Soc, 160, F1027 (2013) H.-S. Noh, K. J. Yoon, B.-K. Kim, H.-J. Je, H.-W. Lee, J.-H. Lee, and J.-W. Son, J. Power Sources, 247, 105 (2014) J.-H. Park, W.-S. Hong, K. J. Yoon, J.-H. Lee, H.-W. Lee, and J.-W. Son, J. Electrochem. Soc., 161, F16 (2014) J. H. Park, S. M. Han, K. J. Yoon, H. Kim, J. Hong, B.-K. Kim, J.-H. Lee, and J.-W. Son, J. Power Sources, 315, 324 (2016)
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».