通过Zn调节第一代Sr掺杂的LaMnO3阴极制备高性能质子导体固体氧化物燃料电池(英文)

作者：吴帅; 许茜; 李晓梅; 毕磊^*

来源：Science China-Materials, 2022, 65(03): 675-682.

Sr掺杂的LaMnO3(LSM)是固体氧化物燃料电池(SOFC)的第一代阴极.为了提高其质子化能力从而应用于质子导体SOFC(H-SOFC),本研究成功合成了Zn和Sr共掺杂的LaMnO3材料(LSMZ),即通过Zn离子调节LSM的性能.第一性原理研究表明, LSMZ提高了材料的质子化能力,而且降低了材料中氧空位的形成能,使LSMZ在电池应用中展现出较高的性能,是文献报道同类阴极在H-SOFC中的最大值.此外,良好的燃料电池性能并没有影响材料的稳定性.原位CO2腐蚀测试和第一性原理计算表明LSMZ材料对于CO2具有高稳定性,使LSMZ电池在工作状态下具有较好的长期稳定性. Zn掺杂策略将传统LSM阴极的高稳定性与高性能相结合,将LSM阴极带回到中温工作区间.