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Ni-free CeO2-ZrO2-Sc2O3 nanostructured fuel electrodes for high performance solid oxide cells

cnea.tipodocumentoARTÍCULO CIENTÍFICO
dc.contributor.authorToscani, Lucía María
dc.contributor.authorTroiani, Horacio Esteban
dc.contributor.authorLamas, Diego Germán
dc.contributor.authorLarrondo, Susana Adelina
dc.contributor.authorMogni, Liliana Verónica
dc.date.accessioned2025-12-11T23:31:48Z
dc.date.available2025-12-11T23:31:48Z
dc.date.issued2023-09
dc.description.abstractNi-based state-of-the-art cermet electrodes for SOFC are prone to deactivation when using hydrocarbon-based fuels due to surface carbon deposition. CeO2-based oxides offer major advantages to improve long-term performance of electrodes, such as high oxygen transport properties, carbon deposition resistance and optimum chemical compatibility with intermediate temperature SOFC (IT-SOFC) high performance electrolytes. Ceria-containing electrodes are generally mixed with Ni or other metallic phases to improve electronic percolation. In this work, we present two Ni-free electrodes: Ce0.9Zr0.1O2-δ and Ce0.9Zr0.06Sc0.04O2-δ. These electrodes exhibit a large amount of electrochemical reaction sites due to the nanoscale particle size distribution of the electrode material (Dav=25 nm). We show that, by partially replacing Zr by Sc in the Ce0.9Zr0.1O2 lattice, the polarization resistance of the electrode is significantly improved. The Sc-containing system exhibited a superior performance especially when using CH4 as fuel, thus implying that the incorporation of additional oxygen vacancies in the lattice enhances the electrode activity for fuel oxidation and its resistance towards carbon formation. These results reveal that the Ce0.9Zr0.06Sc0.04O2-δ electrode stands both as a promising Ni-free anode for IT-SOFC/SOEC operation and as a highly active redox support for Ni-based cermets.
dc.description.institutionalaffiliationFil: Toscani, Lucía María. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Instituto de Tecnologias Emergentes y Ciencias Aplicadas. - Universidad Nacional de San Martin. Instituto de Tecnologias Emergentes y Ciencias Aplicadas.; Argentina
dc.description.institutionalaffiliationFil: Troiani, Horacio Esteban. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área de Aplicaciones de la Tecnología Nuclear. Gerencia de Investigación Aplicada; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina
dc.description.institutionalaffiliationFil: Lamas, Diego Germán. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Instituto de Tecnologias Emergentes y Ciencias Aplicadas. - Universidad Nacional de San Martin. Instituto de Tecnologias Emergentes y Ciencias Aplicadas.; Argentina
dc.description.institutionalaffiliationFil: Larrondo, Susana Adelina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Unidad de Investigación y Desarrollo Estratégico para la Defensa. Ministerio de Defensa. Unidad de Investigación y Desarrollo Estratégico para la Defensa; Argentina
dc.description.institutionalaffiliationFil: Mogni, Liliana Verónica. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia de Área de Aplicaciones de la Tecnología Nuclear. Gerencia de Investigación Aplicada; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina
dc.identifier.issn0013-4686
dc.identifier.urihttps://nuclea.cnea.gob.ar/handle/20.500.12553/8530
dc.publisherPergamon-Elsevier Science Ltd
dc.relationinfo:eu-repo/semantics/reference/hdl/11336/225246
dc.relationinfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0013468623009581
dc.relationinfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/http://dx.doi.org/10.1016/j.electacta.2023.142781
dc.rights.licenseinfo:eu-repo/semantics/restrictedAccess
dc.rights.licensehttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
dc.subjectANODE
dc.subjectCEO2
dc.subjectDRT
dc.subjectEIS
dc.subjectNANOSTRUCTURED OXIDE
dc.subjectPOROUS ELECTRODE
dc.subjectSOFC
dc.subjectCerámicos
dc.subjectIngeniería de los Materiales
dc.subjectINGENIERÍAS Y TECNOLOGÍAS
dc.titleNi-free CeO2-ZrO2-Sc2O3 nanostructured fuel electrodes for high performance solid oxide cells
dc.typeARTÍCULO
dc.type.versionVersión publicada

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