混合导体的二维电化学模型：二氧化铈研究
化学物理
2009-03-20 v1
摘要
我们为对称气体环境中的图案化金属集流体|混合氧离子和电子导体（MIEC）|图案化金属集流体电化学电池开发了一个二维小偏置模型。具体来说，我们计算了在500至650°C的H2-H2O-Ar（还原）气氛中，Pt|Sm0.15Ce0.85O1.925|Pt对称电池内氧空位和电子在体相和近表面的电化学势分布。使用二维有限元模型，我们展示了电池内存在两种类型的电子电流：在气体|二氧化铈化学反应位点和金属集流体之间流动的面内漂移-扩散电流，以及在电池相对侧的两个金属电极之间流动的横向电流。通过将表面反应常数k̃_f^0拟合到实验电极电阻值，同时固定体相离子和电子平衡缺陷浓度及迁移率等材料性质，我们能够将电极极化分解为表面反应分量和面内电子漂移-扩散分量。我们表明，对于电子电导率低（作为氧分压的函数）或表面反应速率常数高的混合导体，面内电子漂移-扩散电阻可能成为电极反应中的速率限制步骤。
引用
@article{arxiv.0903.3250,
title = {Two-dimensional electrochemical model for mixed conductors: a study of ceria},
author = {Francesco Ciucci and William C. Chueh and Sossina M. Haile and David G. Goodwin},
journal= {arXiv preprint arXiv:0903.3250},
year = {2009}
}