具有双层电解质的固体氧化物电解池中的氧分压
应用物理
2020-06-05 v1 材料科学
摘要
在固体氧化物电解池（SOEC）长期运行期间已观察到多种退化机制。利用电解质电荷载流子输运模型，我们量化了跨电解质的氧势，从而对这些退化机制提供见解。我们的模型描述了当氧分压极低时电解质中电荷载流子的输运，考虑了电解质中氧空位浓度的空间变化。此外，我们确定了表征电解质中氧分压分布的四个量，它们也与电解质中的退化机制直接相关：电极与电解质界面处的两个氧分压、YSZ/GDC 界面处的氧分压，以及当电池一侧暴露于燃料（低氧势，n 型导电）而另一侧暴露于氧化剂（高氧势，p 型导电）时在 YSZ 中形成的 p-n 结附近的氧势突变位置。我们给出了所有这些量的解析估计。这些解析表达式为指导需控制的参数以抑制电解质中观察到的退化提供了依据。此外，还讨论了运行条件特别是电流密度与运行温度对退化的影响。
引用
@article{arxiv.2006.02523,
title = {The oxygen partial pressure in solid oxide electrolysis cells with two layer electrolytes},
author = {Qian Zhang and Qinyuan Liu and Beom-Kyeong Park and Scott Barnett and Peter Voorhees},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.02523},
year = {2020}
}