Thermodynamics, local structure, and transport of protons in triple-conducing oxide, BaCo0.4Fe0.4Zr0.1Y0.1O3-δ (BCFZY4411)
Notice bibliographique
Résumé
Triple-conducting oxides (TCOs) are an emerging class of mixed ionic and electronically conducting materials that show great promise for oxygen reduction/evolution (ORR/OER) electrocatalysis—primarily in high-temperature ceramic electrochemical cells— but also in aqueous alkaline environments . Their high activity is attributed, at least in part, to their ability to incorporate and transport three mobile charge carriers: protons, oxygen vacancies , and electron-holes. Despite their promise, fundamental studies of TCOs are challenging, as transport dynamics from three charge carriers cannot be fully disentangled via traditional electrical measurement techniques. Characterizing proton dynamics in TCOs is particularly difficult as protons are generally the minority carrier , and their conduction response is typically obscured by the oxygen vacancies and electron holes . Here, we demonstrate successful isolation of the proton behavior in an archetypal TCO, BaCo 0.4 Fe 0.4 Zr 0.1 Y 0.1 O 3-δ (BCFZY4411), using a combination of non-electrical techniques. We determine proton uptake and oxygen non-stoichiometry ( δ ) using thermogravimetric analysis (TGA). X-ray absorption near edge structure (XANES) and neutron diffraction (ND) are used to validate the oxidation state of Co and the δ values obtained through TGA. We apply 1 H solid-state magic-angle-spinning (MAS) nuclear magnetic resonance (NMR) to provide insights into local structure, dynamics, and proton kinetics. Finally, the proton transport properties are further quantified using tracer isotope exchange with time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS). Despite the very low proton concentrations in BCFZY4411 (<0.2 % under most conditions), our analysis suggests that the oxygen reduction and evolution reactions are nevertheless limited by the oxygen ion kinetics (e.g., oxygen surface exchange) rather than the proton kinetics at the reduced operating temperatures (<500 °C) that are targeted for electrochemical cell applications. These findings provide a comprehensive understanding of proton behavior in BCFZY4411 and pave the way for advancing the fundamental study of TCOs.
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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 ».