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Impedance of the Surface Double Layer of LSCF/CGO Composite Cathodes: An Elementary Kinetic Model

Yurkiv, Vitaliy und Costa, Rémi und Ilhan, Zeynep und Ansar, Asif und Bessler, Wolfgang (2014) Impedance of the Surface Double Layer of LSCF/CGO Composite Cathodes: An Elementary Kinetic Model. Journal of The Electrochemical Society, 161 (4), F480-F492. Electrochemical Society, Inc.. doi: 10.1149/2.070404jes. ISSN 0013-4651.

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Offizielle URL: http://jes.ecsdl.org/cgi/doi/10.1149/2.070404jes

Kurzfassung

We present a combined modeling and experimental study of electrochemical oxygen reduction at mixed-conducting composite LSCF/CGO solid oxide fuel cell (SOFC) cathodes. The developed kinetic model incorporates elementary heterogeneous chemistry and electrochemical charge-transfer processes at two different electrochemical double layers, transport in the porous composite electrode (ionic and electronic conduction, multi-component porous diffusion and convection) as well as gas supply. A full set of thermodynamic and kinetic parameters is developed. Experimentally, La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ/Ce0.9Gd0.1O2-α composite electrodes embedded into a symmetrical cell with CGO electrolyte were characterized via electrochemical impedance spectroscopy. The model shows good agreement with experimental impedance data over the complete range of investigated conditions (temperature range 775 K–1075 K, frequency range 10 mHz–100 kHz). This allows a mechanistic interpretation of the origin of the three observed impedance features: (i) low frequency: transport in the gas supply (gas conversion), (ii) intermediate frequency: charge transfer and surface double layer at the LSCF/air interface, (iii) high frequency: charge transfer and electrical double layer at the LSCF/CGO interface.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/90456/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Impedance of the Surface Double Layer of LSCF/CGO Composite Cathodes: An Elementary Kinetic Model
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Yurkiv, VitaliyVitaliy.Yurkiv (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Costa, Rémiremi.costa (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3534-1935NICHT SPEZIFIZIERT
Ilhan, ZeynepDLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ansar, AsifNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bessler, Wolfgangwolfgang.bessler (at) hs-offenburg.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:12 Februar 2014
Erschienen in:Journal of The Electrochemical Society
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:161
DOI:10.1149/2.070404jes
Seitenbereich:F480-F492
Verlag:Electrochemical Society, Inc.
ISSN:0013-4651
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Solid oxide fuel cell (SOFC), Cathode, Oxygen reduction, LSCF, elementary kinetics, modeling, simulation, validation.
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Rationelle Energieumwandlung und Nutzung (alt)
HGF - Programmthema:Brennstoffzelle (alt)
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E EV - Energieverfahrenstechnik
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Yurkiv, Vitaliy
Hinterlegt am:09 Sep 2014 13:39
Letzte Änderung:29 Nov 2023 12:14

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