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Improved performance of a samarium-doped ceria interlayer of intermediate temperature solid oxide electrolysis cells by doping the transition metal oxide Fe2O3
RSC Advances ( IF 3.9 ) Pub Date : 2021-09-17 , DOI: 10.1039/d1ra04361g Yanmei Qu 1 , Ji Yu 1 , Ning Tian 1 , Hai Shen 1
RSC Advances ( IF 3.9 ) Pub Date : 2021-09-17 , DOI: 10.1039/d1ra04361g Yanmei Qu 1 , Ji Yu 1 , Ning Tian 1 , Hai Shen 1
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The ionic conductivity of the interlayer in the intermediate temperature solid oxide electrolysis cell (IT-SOEC) affects the polarization resistance of the oxygen electrode. Improving the ionic conductivity of the interlayer can improve the performance of the oxygen electrode. In this work, the ionic conductivity of a samarium-doped ceria (SDC) interlayer is improved by doping the transition metal oxide Fe2O3. The experimental results show that the oxygen electrode polarization resistance of the symmetrical cell based on the SDC-Fe2O3 interlayer is 0.09 Ω cm−2 at 800 °C and under the open circuit voltage, which is obviously lower than that of the symmetrical cell based on an SDC interlayer (0.22 Ω cm−2). Besides, the electrolysis current of the SOEC based on the SDC-Fe2O3 interlayer is 0.5 A cm−2 at 800 °C and 1.5 V, which is higher than that of the SOEC based on the SDC interlayer (0.3 A cm−2). The above results show that improving the ionic conductivity of the SDC interlayer in the SOEC by doping Fe2O3 can reduce the polarization resistance of the oxygen electrode and enhance the performance of the SOEC. Thus, this work provides an effective way for improving the performance of the SDC interlayer in the IT-SOEC.
中文翻译：
通过掺杂过渡金属氧化物 Fe2O3 提高中温固体氧化物电解槽的钐掺杂二氧化铈中间层的性能
中温固体氧化物电解槽（IT-SOEC）中夹层的离子电导率影响氧电极的极化电阻。提高中间层的离子电导率可以提高氧电极的性能。在这项工作中，通过掺杂过渡金属氧化物 Fe 2 O 3提高了钐掺杂二氧化铈 (SDC) 中间层的离子电导率。实验结果表明，基于SDC-Fe 2 O 3中间层的对称电池在800 ℃和开路电压下的氧电极极化电阻为0.09 Ω cm -2，明显低于对称电池的氧电极极化电阻。基于 SDC 中间层的电池（0.22 Ω cm-2 )。此外，基于SDC-Fe 2 O 3中间层的SOEC在800 ℃和1.5 V下的电解电流为0.5 A cm -2，高于基于SDC中间层的SOEC（0.3 A cm - 2 )。上述结果表明，通过掺杂Fe 2 O 3提高SOEC中SDC中间层的离子电导率，可以降低氧电极的极化电阻，提高SOEC的性能。因此，这项工作为提高 IT-SOEC 中 SDC 中间层的性能提供了一种有效的方法。
更新日期：2021-09-17
中文翻译：
通过掺杂过渡金属氧化物 Fe2O3 提高中温固体氧化物电解槽的钐掺杂二氧化铈中间层的性能
中温固体氧化物电解槽（IT-SOEC）中夹层的离子电导率影响氧电极的极化电阻。提高中间层的离子电导率可以提高氧电极的性能。在这项工作中，通过掺杂过渡金属氧化物 Fe 2 O 3提高了钐掺杂二氧化铈 (SDC) 中间层的离子电导率。实验结果表明，基于SDC-Fe 2 O 3中间层的对称电池在800 ℃和开路电压下的氧电极极化电阻为0.09 Ω cm -2，明显低于对称电池的氧电极极化电阻。基于 SDC 中间层的电池（0.22 Ω cm-2 )。此外，基于SDC-Fe 2 O 3中间层的SOEC在800 ℃和1.5 V下的电解电流为0.5 A cm -2，高于基于SDC中间层的SOEC（0.3 A cm - 2 )。上述结果表明，通过掺杂Fe 2 O 3提高SOEC中SDC中间层的离子电导率，可以降低氧电极的极化电阻，提高SOEC的性能。因此，这项工作为提高 IT-SOEC 中 SDC 中间层的性能提供了一种有效的方法。
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