Impedance Studies on Chromite-Titanate Porous Electrodes under Reducing Conditions

González‐Cuenca, Mercedes; Zipprich, Wolfgang; Boukamp, Bernard A.; Pudmich, G.; Tietz, Frank

doi:10.1002/1615-6854(200112)1:3/4<256::aid-fuce256>3.0.co;2-i

Cited by 52 publications

(48 citation statements)

References 0 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…43,44 Due to these concerns, and to confirm that experimental conditions satisfy model assumptions, conductivity was also calculated by fitting to experimental data. The fit with and without fixed ionic conductivity is discussed later in the results section.…”

Section: Model Descriptionmentioning

confidence: 99%

Modeling of Low-Temperature Fuel Cell Electrodes Using Non-Precious Metal Catalysts

Leonard

Artyushkova

Halevi³

et al. 2015

J. Electrochem. Soc.

View full text Add to dashboard Cite

An electrode-scale, transport model for a proton-exchange-membrane fuel cell (PEMFC) cathode is presented. The model describes the performance of non-precious metal catalysts for the oxygen reduction reaction in a fuel cell context. Because of its relatively high thickness, emphasis is placed on phenomena occurring in the cathode layer. Water flooding is studied in terms of its impact on gas-phase transport and on electrochemically accessible surface area (ECSA). Although cathode performance in both air and oxygen are susceptible to ECSA loss, gas diffusion limitations at high current density in air are more significant. In oxygen, catalyst utilization at high current density is primarily limited by conductivity. For this reason, air fuel cell data is recommended over oxygen data for characterizing catalyst performance. Due to both ohmic and mass transport limitations, increased loading of low-cost catalysts does not necessarily lead to higher performance. Therefore, careful optimization of catalyst layer thickness is required. The high environmental costs of current energy systems drives a search for commercializable energy technologies with low carbon footprints. Proton exchange membrane fuel cells present one energy option for transportation applications. A significant impediment to commercialization has been the cost and availability of catalysts for the oxygen reduction reaction (ORR) due to prevalent use of platinum group metals (PGM). Metal-Nitrogen-Carbon (MNC) catalysts are a potential solution to the cost and availability challenges that come with using PGMs. MNC catalysts are synthesized by mixing metal, carbon, and nitrogen precursors followed by one or more pyrolysis steps at 700-900 C.1-8 Such MNC catalysts are generally washed in acid to remove excess metal precursors.1-5 These catalysts generally involve lower volume-specific activity than platinum, which results in thicker electrodes. It has been previously proposed that a low-cost catalyst may be allowed to have 10-fold lower activity than platinum, as long as the catalyst layer was 10-fold thicker.9 This proposal was based on the assumption that transport loses would not be significant in this thickness regime. The purpose of this paper is to understand quantitatively how the thickness of these electrodes will impact membrane electrode assembly (MEA) performance for MNC catalyst.A number of models have addressed electrode scale transport issues.10-16 These models generally concentrate on water flooding in the gas diffusion layer (GDL) and consider a relatively thin catalyst layer. Here, gas and liquid transport in the catalyst layer are considered in a way that is similar to treatment of gas diffusion layers in previous models. We also treat the GDL consistently with previous models.Multiple works have addressed gas diffusion in the cathode catalyst layers, 17-23 with a subset considering flooding impacts on gas diffusion. 17,19,21,23 The works that do consider flooding are primarily concerned with thin, precious-metal catalyzed layers of ∼10 ...

show abstract

Section: Model Descriptionmentioning

confidence: 99%

Modeling of Low-Temperature Fuel Cell Electrodes Using Non-Precious Metal Catalysts

Leonard

Artyushkova

Halevi³

et al. 2015

J. Electrochem. Soc.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Such mechanism can result in anomalously high effective capacitance, often referred to as a chemical (or pseudo) capacitance. The capacitance values could be as high as 0.1e1 F cm À2 [43]. A comparable value of the capacitance (2.5 F cm À2 ) is obtained (LF impedance response) for under discussion composite cathode.…”

Section: Electrochemical Impedance Spectroscopy (Eis)mentioning

confidence: 87%

“…The Gerischer impedance response has applied to the MIEC electrodes [39,40] and the three apparent phase boundaries of electrodes such as Pt/YSZ [41,42]. It has, also, been applied to the porous ceramic anode of SOFC [43]. According to Adler [35], two of the major kinetic processes of oxygen electrode, which are the oxygen exchange and the i n t e r n a t i o n a l j o u r n a l o f h y d r o g e n e n e r g y 3 9 ( 2 0 1 4 ) 1 9 0 3 9 e1 9 0 5 0 oxide ion diffusion, can be coupled to form a single Gerischer impedance (Z G ) response.…”

Section: Electrochemical Impedance Spectroscopy (Eis)mentioning

confidence: 99%

Nd 1.8 Sr 0.2 NiO 4−δ :Ce 0.9 Gd 0.1 O 2−δ composite cathode for intermediate temperature solid oxide fuel cells

Khandale

Lajurkar

Bhoga

2014

International Journal of Hydrogen Energy

View full text Add to dashboard Cite

“…Esta forma tan peculiar que se relaciona con la difusión en estado sólido acoplada a una reacción química superficial que ocurre en el electrodo, en el caso que concurren a la vez los procesos de difusión a través del seno y sobre la superficie del material. Este comportamiento ha sido descrito por Adler [84] para cátodos de SOFC y otros autores para ánodos SOFC [85,86] , y su espectro de impedancia se puede modelar mediante un elemento Gerischer [87] puesto que ambos son matemáticamente isomorfos. La fórmula matemática del elemento Gerischer se describe en la Ecuación 4.6:…”

Section: Espectros De Impedancia De Celdas Simétricasunclassified

“…Se están desarrollando también módulos SOFC para otra aplicación interesante actuando como unidades auxiliares de potencia (auxiliary power units -APUs -en inglés) para camiones, como los desarrollados por Delphi [86] , BMW [87,88] y Topsø Fuel Cells [89] .…”

unclassified

ELECTRODOS AVANZADOS PARA PILAS DE COMBUSTIBLE DE ÓXIDO SÓLIDO (SOFCs)

Belenguer¹

View full text Add to dashboard Cite

Als meus paresA la meua benvolguda família A Sandra "Porque iba lleno de razón aquel estudiante que entró en un camposanto y leyó un epitafio escrito sobre la tumba de un valentón, que en gruesas letras decía: «Aquí yace quien nunca temió»; y con la satírica intención que en toda época se ha atribuido a los estudiantes, cuenta que escribió a continuación del epitafio: «Porque nunca se examinó»".Juan José Burgos, "Exámenes", Oro de Ley, (1917) Alejandro Pérez Lugín, "La Casa de la Troya" (1915) " […] no falla, esto es así, es como cuando estás fregando y abres el grifo que el chorro siempre va a la cuchara" Joaquín Reyes, monólogo PRÓLOGO La formación para la obtención del Diploma de Estudios Avanzados y el trabajo experimental expuesto en la memoria de esta tesis doctoral se han realizado en el Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto de la Universitat Politècnica de València (UPV) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), situado en el edificio 6C del Campus de Vera de la UPV, bajo el programa de Doctorado en Química perteneciente al Departamento de Química de la UPV.La carga académica previa se llevó a cabo según los cursos de doctorado enmarcados en el "plan antiguo" de formación, siendo éstos unos de los últimos cursos de doctorado impartidos en el ITQ bajo esta nomenclatura.La labor investigadora experimental se realizó en el Laboratorio de Energías Renovables, cuya dotación y puesta a punto formó parte del trabajo realizado a lo largo de los años que ha durado el período de formación como Doctor.El origen de esta tesis doctoral se remonta al año 2005: surge tras aceptar la oferta de una beca para una estancia en el extranjero, dentro del marco del programa europeo Leonardo da Vinci para la movilidad internacional, aparecida en el tablón de anuncios del Departamento de Ingeniería Química y Nuclear de la Universitat Politècnica de València.La oferta consistió en una estancia de 6 meses en el centro de investigación alemán Forschungszentrum Jülich, dirigida por el Dr. Wilhelm A. Meulenberg y tutelada por el Dr. José M. Serra Alfaro, quien estaba realizando allí su estancia post-doctoral.Durante ese etapa, se realizó un estudio composicional de síntesis y fabricación de materiales basados en perovskitas, susceptibles de actuar como membranas cerámicas densas de separación de oxígeno a elevada temperatura.El centro de investigación de Jülich, en su Instituto de Energía y Cambio Climático (IEK), y más específicamente, en el Departamento de Síntesis y Procesado de Materiales (IEK-1), contaba (y aún cuenta) con la tecnología necesaria para la fabricación de este tipo de materiales cerámicos y su procesado como pastillas densas, polvos finos, pastas o capas aplicadas sobre soportes. Fue en ese centro donde tomé conciencia de las celdas de combustible de óxido sólido, la conducción mixta iónica y electrónica de determinados compuestos cerámicos y la vertiente investigadora y científica de las aplicaciones industriales.Al terminar su estancia post-doctoral en Alemania, el Dr. José M....

show abstract

Impedance Studies on Chromite-Titanate Porous Electrodes under Reducing Conditions

Cited by 52 publications

References 0 publications

Modeling of Low-Temperature Fuel Cell Electrodes Using Non-Precious Metal Catalysts

Modeling of Low-Temperature Fuel Cell Electrodes Using Non-Precious Metal Catalysts

Nd 1.8 Sr 0.2 NiO 4−δ :Ce 0.9 Gd 0.1 O 2−δ composite cathode for intermediate temperature solid oxide fuel cells

ELECTRODOS AVANZADOS PARA PILAS DE COMBUSTIBLE DE ÓXIDO SÓLIDO (SOFCs)

Contact Info

Product

Resources

About