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Performance and Limitations of Nickel-Doped Chromite Anodes in Electrolyte-Supported Solid Oxide Fuel Cells

Riegraf, Matthias und Amaya Duenas, Diana Maria und Sata, Noriko und Friedrich, Kaspar Andreas und Costa, Rémi (2021) Performance and Limitations of Nickel-Doped Chromite Anodes in Electrolyte-Supported Solid Oxide Fuel Cells. ChemSusChem. Wiley. doi: 10.1002/cssc.202100330. ISSN 1864-5631.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Kurzfassung

Ni-doped chromite anodes were integrated into electrolyte-supported cells (ESC) with 5x5 cm2 size and investigated in fuel cell mode with H2/H2O fuel gas. Both a stoichiometric and a nominally A-site deficient chromite anode material showed promising performance at 860 °C approaching the ones of state-of-the-art Ni/Gd-doped ceria (CGO) anodes. While the difference in polarization resistance was small, an increased ohmic resistance of the perovskite anodes was observed, which is related to limited electronic conductivity of the perovskites. Increasing the chromite electrode thickness was shown to enhance performance and stability considerably. Degradation increased with current density, suggesting its dependency on the electrode potential, and could be reversed by redox cycling. Sulfur poisoning with 20 ppm hydrogen sulfide led to rapid voltage drops for the chromite anodes. It is discussed that Ni nanoparticle exsolution facilitates hydrogen dissociation to the extent that it is not rate-limiting at the investigated temperature unless an insufficiently thick electrode thickness is employed or sulfur impurities are present in the feed gas.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/143311/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Performance and Limitations of Nickel-Doped Chromite Anodes in Electrolyte-Supported Solid Oxide Fuel Cells
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Riegraf, MatthiasMatthias.Riegraf (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Amaya Duenas, Diana MariaDiana.AmayaDuenas (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sata, NorikoInstitute of Technical Thermodynamics, German Aerospace Center (DLR)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friedrich, Kaspar AndreasAndreas.Friedrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Costa, Rémiremi.costa (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3534-1935NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:12 April 2021
Erschienen in:ChemSusChem
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1002/cssc.202100330
Verlag:Wiley
ISSN:1864-5631
Status:veröffentlicht
Stichwörter:SOFC, SOEC, Ni-free anode
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Chemische Energieträger
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Riegraf, Matthias
Hinterlegt am:08 Okt 2021 12:21
Letzte Änderung:04 Dez 2023 12:32

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