Sulfur Tolerance of La<sub>0.3</sub>M<sub>0.7</sub>Fe<sub>0.7</sub>Cr<sub>0.3</sub>O<sub>3</sub> <sub>-δ</sub> (M= Sr, Ca) Solid Oxide Fuel Cell Anodes
Notice bibliographique
Résumé
Solid oxide fuel cells (SOFCs) are highly efficient electrochemical devices that also demonstrate excellent fuel flexibility, functioning on fuels such as H2, CO, methane. Traditionally, SOFCs are based on a Ni-YSZ (yttria stabilized zirconia) cermet anode, a YSZ electrolyte, and a lanthanum strontium manganite (LSM) cathode. Although Ni-YSZ cermets are excellent SOFC anodes, largely because of their excellent catalytic activity towards fuel oxidation, work in our group and by others has shown that Ni is susceptible to poisoning in low levels (1-100 ppm) of H2S exposure at SOFC operating temperatures (700-1000 oC) [1-4]. It has been suggested that H2S inhibits the H2 oxidation reaction (HOR) rates because it readily dissociates to form a surface adsorbed Ni-S layer (Sads) on catalytic sites normally involved in H2 dissociation and subsequent oxidation [4], thereby decreasing the performance of the SOFC. As a result, extensive research has been carried out to develop sulfur tolerant SOFC anode materials based on Ni-free conducting metal oxides, such as perovskites. Previous and current studies in our group employing La0.3M0.7Fe0.7Cr0.3O3-δ (M= Sr, Ca) perovskite oxides as both the anode and cathode electrode material, screen printed onto both sides of a YSZ electrolyte with a Gd0.9Ce0.1O2-δ (GDC) buffer layer separating the electrodes and the YSZ, showed very good electrochemical performance in both H2 and CO/CO2 atmospheres in the absence of H2S [5-6]. Therefore, in this work, extensive electrochemical studies, focusing on the performance of La0.3M0.7Fe0.7Cr0.3O3-δ (M= Sr, Ca) in a symmetrical SOFC configuration and operating on H2 and/or CO/CO2 fuels containing varying concentrations of H2S (5- 30 ppm), were carried out at 500 - 800 oC. Also, the effect of the dc bias on the sulfur tolerance of these materials has been examined. Our preliminary results have shown that La0.3Sr0.7Fe0.7Cr0.3O3-δ (LSFCr) electrodes, operated as an anode in humidified H2 plus up to 9 ppm H2S (balance in H2) at 800 oC showed no H2S poisoning. The polarization resistance (Rp) observed for the cell in 30% humidified H2 was 1.20 Ω.cm2 at 800 oC and, with the addition of 9 ppm H2S, there was no observed change in Rp. However, in dry CO/CO2, the addition of H2S showed a ca. 3% increase in Rp, but without any further degradation after longer term exposures to H2S. Importantly, when the H2S was removed from this gas mixture, the performance recovered fully. Acknowledgements – We are very grateful to the SOFC Canada NSERC Strategic Research Network, as well as Carbon Management Canada, for the support of this work. References Y. Matsuzaki and I. Yasuda, Solid State Ionics 132, 261 (2000). Z. Cheng, S. Zha and M. Liu, J. Power Sources, 172,688 (2007). L. Debeeleeck et al, Phys.Chem.Chem.Phys., 16, 9383(2014). J. B. Hansen, Electrochem. Solid-State Lett., 11, B178 (2008). M. Chen, S. Paulson, V. Thangadurai and V. Birss, J. Power Sources, 236, 68 (2013). P. Addo, B. Molero-Sánchez, M. Chen, S. Paulson and V. Birss, 11th European SOFC and SOE Forum, Luzerne, Switzerland, 2014.
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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 | 0,000 |
| 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 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 ».