Ni–Fe/Sm-doped CeO2 anode for ammonia-fueled solid oxide fuel cells

Akimoto, Wataru; Fujimoto, Tadashi; Saito, Morihiro; Inaba, Masaaki; Yoshida, Hiroyuki; Inagaki, Toru

doi:10.1016/j.ssi.2013.12.026

Cited by 46 publications

(51 citation statements)

References 17 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Pilha a combustível é um dispositivo eletroquímico que realiza a conversão de energia gerada por uma reação química em energia elétrica, sendo um método limpo e altamente eficiente de geração de eletricidade e calor [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15]. Esses dispositivos, de geração de energia, apresentam vantagens frente a outros, além disso, os produtos gerados no seu funcionamento são menos poluentes.…”

unclassified

“…No entanto, a alta temperatura de operação de uma pilha a combustível do tipo PaCOS, entre 800-1000 °C, dificulta seu emprego. Um aspecto abordado atualmente, consiste na diminuição da temperatura de operação da PaCOS proporcionando uma maior flexibilidade na escolha de materiais para montagem da pilha a combustível, o que diminuiria seu custo total [7][8][9][10][11][12][13][14][15][16]. O eletrólito sólido e o anodo do tipo cermet são componentes fundamentais de uma pilha a combustível do tipo PaCOS, nesses dois componentes a condutividade iônica é um dos parâmetro limitantes para a diminuição da temperatura de operação de uma pilha a combustível do tipo PaCOS.…”

unclassified

“…O eletrólito sólido e o anodo do tipo cermet são componentes fundamentais de uma pilha a combustível do tipo PaCOS, nesses dois componentes a condutividade iônica é um dos parâmetro limitantes para a diminuição da temperatura de operação de uma pilha a combustível do tipo PaCOS. Sendo que, este parâmetro é fortemente dependente do tipo de condutor iônico utilizado e da qualidade de sua sinterização [6][7][8][9][10][11][12][13][14].…”

unclassified

“…Os óxidos de cério dopado com samário (SDC) são altamente refratários, portanto, sinterizar esses materiais é uma tarefa desafiadora. As altas temperaturas utilizadas na sua sinterização, por volta de 1400 e 1600 °C, podem causar redução do Ce 4+ para Ce 3+ , resultando em cerâmicas com baixa estabilidade mecânica [1, [7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20][21][22].…”

unclassified

“…O níquel tem como vantagem um menor custo comparado com os outros metais e como desvantagem a característica de sinterizar na temperatura de operação da pilha a combustível, resultando em uma diminuição na porosidade do eletrodo. Esse problema pode ser evitado com a obtenção de um esqueleto poroso, formado por um eletrólito cerâmico, no qual são dispersas as partículas de níquel, formando um cermet [5][6][7][14][15][16][17]. Este tipo de abordagem impede a sinterização do níquel, mantém a porosidade do anodo e aumenta a adesão entre eletrodo/eletrólito, garantindo uma interface com maior aderência mecânica e condutividade elétrica.…”

unclassified

See 4 more Smart Citations

Efeito de óxidos de níquel na sinterização de nanopartículas de óxido de cério dopado com samário (SDC) para aplicação em pilhas a combustível

Caldas¹,

Guimarães²,

Medeiros³

et al. 2015

Matéria (Rio J.)

View full text Add to dashboard Cite

Efeito de óxidos de níquel na sinterização de nanopartículas de óxido de cério dopado com samário (SDC) para aplicação em pilhas a combustívelThe effect of nickel oxide on the sintering of nanoparticles of samarium doped cerium oxide (SDC) for application in fuel cells C, visando à obtenção de porcentuais de sinterização superiores a 90%. Os materiais foram caracterizados por Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia do Infravermelho (IV), Análise Térmica (TG/DTA), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e Espectroscopia Raman. Observou-se um aumento no percentual de sinterização de 83,1 % (pastilha de SDC pura) para 98,6% (pastilha de SDC com CoNiO). Portanto, a SDC preparada pelo método do precussor permite a obtenção de pastilhas com alta densificação, o qual é um dos pré-requisitos para sua utilização na elaboração de componentes de pilhas a combustível do tipo PaCOS. Palavras-chave:PaCOS, eletrólito sólido, óxido de cério dopado com samário, SDC. ABSTRACTFuel cells allow generation of electric energy in a clean and efficient way. Among the different types of fuel cells, solid oxide fuel cell (SOFC) stands out. Samarium doped cerium oxide (SDC) have been widely studied for its application as solid electrolyte and as a component of cermet type anode. Initially, this work describes synthesis of nanoparticles of 20% mol samarium doped cerium oxide (Ce 0,8 Sm 0,2 O 1,9 ), by the precursor method. Subsequently, we analyze the effect of nickel oxide (NiO) and 10% cobalt-doped nickel oxide (CoNiO) on the sintering at 1200 °C of SDC pellets, aiming to attaining a sintering degree higher than 90%. Materials were characterized by X-ray Diffraction (XRD), Infrared Spectroscopy (IR), Thermal Analysis (TG/DTA), Transmition Electron Microscopy (TEM) and Raman Spectroscopy. We observed an increase in percentage of sintering from 83.1% (pure SDC pellet) to 98.6% (SDC pellet with CoNiO). Therefore, SDC prepared by the precursor method allows obtaining pellets with high density, which is a prerequisite for their use in preparation of components of SOFC type fuel cells.

show abstract

unclassified

See 3 more Smart Citations

Efeito de óxidos de níquel na sinterização de nanopartículas de óxido de cério dopado com samário (SDC) para aplicação em pilhas a combustível

Caldas¹,

Guimarães²,

Medeiros³

et al. 2015

Matéria (Rio J.)

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

Self‐Construction of Efficient Interfaces Ensures High‐Performance Direct Ammonia Protonic Ceramic Fuel Cells

He,

Hou,

et al. 2023

Advanced Materials

View full text Add to dashboard Cite

Direct ammonia protonic ceramic fuel cells (PCFCs) are highly efficient energy conversion devices since ammonia as a carbon‐neutral hydrogen‐rich carrier shows great potential for storage and long‐distance transportation when compared with hydrogen fuel. However, traditional Ni‐based anodes readily suffer from severe structural destruction and dramatic deactivation after long‐time exposure to ammonia. Here a Sr2Fe1.35Mo0.45Cu0.2O6−δ (SFMC) anode catalytic layer (ACL) painted onto a Ni‐BaZr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3−δ (BZCYYb) anode with enhanced catalytic activity and durability toward the direct utilization of ammonia is reported. A tubular Ni‐BZCYYb anode‐supported cells with the SFMC ACL show excellent peak power densities of 1.77 W cm−2 in wet H2 (3% H2O) and 1.02 W cm−2 in NH3 at 650 °C. A relatively stable operation of the cells is obtained at 650 °C for 200 h in ammonia fuel. Such achieved improvements in the activity and durability are attributed to the self‐constructed interfaces with the phases of NiCu or/and NiFe for efficient NH3 decomposition, resulting in a strong NH3 adsorption strength of the SFMC, as confirmed by NH3 thermal conversion and NH3‐temperature programmed desorption. This research offers a valuable strategy of applying an internal catalytic layer for highly active and durable ammonia PCFCs.

show abstract

Challenges and Advancements in the Electrochemical Utilization of Ammonia Using Solid Oxide Fuel Cells

Zhang,

Xu,

et al. 2024

Advanced Materials

View full text Add to dashboard Cite

Solid oxide fuel cells utilized with NH3 (NH3−SOFCs) have great potential to be environmentally friendly devices with high efficiency and energy density. The advancement of this technology is hindered by the sluggish kinetics of chemical or electrochemical processes occurring on anodes/catalysts. Extensive efforts have been devoted to developing efficient and durable anode/catalysts in recent decades. Although modifications to the structure, composition, and morphology of anodes or catalysts are effective, the mechanistic understandings of performance improvements or degradations remain incompletely understood. This review informatively commences by summarizing existing reports on the progress of NH3−SOFCs. It subsequently outlines the influence of factors on the performance of NH3−SOFCs. The degradation mechanisms of the cells/systems are also reviewed. Lastly, the persistent challenges in designing highly efficient electrodes/catalysts for low‐temperature NH3−SOFCs, and future perspectives derived from SOFCs are discussed. Notably, durability, thermal cycling stability, and power density are identified as crucial indicators for enhancing low‐temperature (550 °C or below) NH3−SOFCs. This review aims to offer an updated overview of how catalysts/electrodes affect electrochemical activity and durability, offering critical insights for improving performance and mechanistic understanding, as well as establishing the scientific foundation for the design of electrodes for NH3−SOFCs.

show abstract

Ni–Fe/Sm-doped CeO2 anode for ammonia-fueled solid oxide fuel cells

Cited by 46 publications

References 17 publications

Efeito de óxidos de níquel na sinterização de nanopartículas de óxido de cério dopado com samário (SDC) para aplicação em pilhas a combustível

Efeito de óxidos de níquel na sinterização de nanopartículas de óxido de cério dopado com samário (SDC) para aplicação em pilhas a combustível

Self‐Construction of Efficient Interfaces Ensures High‐Performance Direct Ammonia Protonic Ceramic Fuel Cells

Challenges and Advancements in the Electrochemical Utilization of Ammonia Using Solid Oxide Fuel Cells

Contact Info

Product

Resources

About