关于SOFC/ReSOC材料中基于表面能和形貌的电极/电解质界面相容性筛选的技术报告

固体氧化物燃料电池和可逆固体氧化物电池的性能和耐久性受电极-电解质界面的强烈影响，在该界面处，电荷转移、离子输运、粘附、形貌和热机械稳定性相互作用。早期阶段的相容性筛选通常基于电化学或成分标准，而与表面相关的描述符很少被纳入统一框架。这项工作提出了一种基于表面能的方法来评估候选电极-电解质配对的预期相容性。使用水和甘油的接触角测量，通过Owens-Wendt-Rabel-Kaelble方法确定总表面自由能、色散和极性分量。使用共焦形貌提取ISO 25178粗糙度参数，包括平均粗糙度、峰谷高度、谷深、偏度、峰度和表面斜率。通过结合能量亲和性和形貌适用性构建相容性矩阵，重点关注电解质表面，因为电极直接沉积在电解质基底上。结果表明，最有前景的界面不一定是那些具有最高表面自由能的界面，而是那些结合了高粘附功、低界面能和适合连续电极沉积的基底形貌的界面。所提出的方法提供了一种合理的电化学前筛选工具，以优先选择电极-电解质组合，用于后续通过电化学阻抗谱、面积比电阻、接触电阻、微观结构分析和耐久性测试进行验证。虽然它不能替代电化学表征，但它提供了一种有物理依据的方法，将固体氧化物电池材料中的表面化学、形貌和界面形成联系起来。