TWI788078B - 包含耐電解之空氣側電極的固體氧化物電解電池 - Google Patents

包含耐電解之空氣側電極的固體氧化物電解電池 Download PDF

Info

Publication number
TWI788078B
TWI788078B TW110140549A TW110140549A TWI788078B TW I788078 B TWI788078 B TW I788078B TW 110140549 A TW110140549 A TW 110140549A TW 110140549 A TW110140549 A TW 110140549A TW I788078 B TWI788078 B TW I788078B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
soec
barrier layer
zro
stabilized zirconia
air
Prior art date
Application number
TW110140549A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202240958A (zh
Inventor
泰德 阿姆斯壯
Original Assignee
美商博隆能源股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商博隆能源股份有限公司 filed Critical 美商博隆能源股份有限公司
Publication of TW202240958A publication Critical patent/TW202240958A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI788078B publication Critical patent/TWI788078B/zh

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
    • C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
    • C25B9/77—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type having diaphragms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C25B1/042—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water by electrolysis of steam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/052—Electrodes comprising one or more electrocatalytic coatings on a substrate
    • C25B11/053—Electrodes comprising one or more electrocatalytic coatings on a substrate characterised by multilayer electrocatalytic coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
    • C25B13/04—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material
    • C25B13/05—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material based on inorganic materials
    • C25B13/07—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material based on inorganic materials based on ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
    • C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
    • C25B9/75—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type having bipolar electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8647—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites
    • H01M4/8657—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells consisting of more than one material, e.g. consisting of composites layered
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/9016—Oxides, hydroxides or oxygenated metallic salts
    • H01M4/9025—Oxides specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
    • H01M4/9033—Complex oxides, optionally doped, of the type M1MeO3, M1 being an alkaline earth metal or a rare earth, Me being a metal, e.g. perovskites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/1213—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the electrode/electrolyte combination or the supporting material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M8/124—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte
    • H01M8/1246—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte characterised by the process of manufacturing or by the material of the electrolyte the electrolyte consisting of oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/186—Regeneration by electrochemical means by electrolytic decomposition of the electrolytic solution or the formed water product
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
    • C25B9/23—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms comprising ion-exchange membranes in or on which electrode material is embedded
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/12—Fuel cells with solid electrolytes operating at high temperature, e.g. with stabilised ZrO2 electrolyte
    • H01M2008/1293—Fuel cells with solid oxide electrolytes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Abstract

本發明係關於一種固體氧化物電解電池(SOEC)，其包括固體氧化物電解質、安置於該電解質之燃料側上的燃料側電極及安置於該電解質之空氣側上的空氣側電極。該空氣側電極包括安置於該電解質之該空氣側上且含有電導率比該電解質之電導率更低之穩定化氧化鋯材料的障壁層，及安置於該障壁層上的功能層。

Description

包含耐電解之空氣側電極的固體氧化物電解電池
本發明大體上係關於固體氧化物電解電池，且更特定言之，係關於包括耐電解之空氣側電極的電解電池。
固體氧化物可逆燃料電池(SORFC)系統可以燃料電池模式操作，以藉由氧化燃料來產生電。SORFC系統亦可以電解模式操作，以藉由電解水來產生氫氣。然而，先前技術SORFC可由於在電解過程期間可能出現之電池電壓增加而遭受空氣側電極降解。
根據各種實施例，固體氧化物電解電池(SOEC)包括固體氧化物電解質、安置於電解質之燃料側上的燃料側電極及安置於電解質之空氣側上的空氣側電極。空氣側電極包括安置於電解質之空氣側上且含有電導率比電解質之電導率更低之穩定化氧化鋯材料的障壁層，及安置於障壁層上的功能層。
將參看隨附圖式詳細地描述各種實施例。在任何可能之處，將在所有圖式中使用相同參考編號來指代相同或相似部件。提及特定實例及實施方案為出於說明之目的，且並不意欲限制本發明或申請專利範圍之範疇。
應理解，當元件或層被稱作「在另一元件或層上」或「連接至另一元件或層」時，其可直接在另一元件或層上或直接連接至另一元件或層，或可存在介入元件或層。相比之下，當元件被稱作「直接在另一元件或層上」或「直接連接至另一元件或層」時，不存在介入元件或層。應理解，出於本發明之目的，「X、Y及Z中之至少一者」可理解為僅X、僅Y、僅Z或X、Y及Z中兩項或更多項之任何組合(例如，XYZ、XYY、YZ、ZZ)。
當提供值範圍時，應理解除非上下文另外明確指出，否則在彼範圍之上限與下限之間的各介入值(至下限之單位的十分之一)及在彼規定範圍內之任何其他規定值或介入值均涵蓋於本發明內。此等較小範圍之上限及下限可獨立地包括於較小範圍內，亦涵蓋於本發明內，受到所規定範圍內的任何特定排他性限制。當所規定範圍包括界限值中之一者或兩者時，排除彼等所包括之界限值中之一者或兩者的範圍亦包括於本發明中。亦應理解，術語「約」可指例如5至10%之較小量測誤差。另外，如本文所用之重量百分比(wt%)及原子百分比(at%)分別係指相應組合物的總重量之百分比或原子總數之百分比。
諸如「此後」、「隨後」、「接下來」等詞未必意欲限制步驟之次序；此等詞可用於引導讀者閱讀方法描述。此外，對單數形式之所主張要素例如使用冠詞「一(a)」、「一(an)」或「該」的任何提及不應理解為將要素限於單數。
如本文中所使用之術語「電解電池堆疊」意謂可視情況共用共同的水入口及排出通路或升管的多個經堆疊之電解電池。如本文中所使用之「電解電池堆疊」包括含有兩個直接連接至功率調節設備及堆疊之能量(亦即，電)輸入的端板之獨特電實體，或「電解電池堆疊」包含含有提供電輸入之終端板的電解電池柱的一部分。
根據本發明之各種實施例，圖1A為電解電池堆疊100之透視圖且圖1B為堆疊100的一部分的截面圖。參見圖1A及圖1B，堆疊100可為包括由互連件10分隔之固體氧化物電解電池1的固體氧化物電解電池(SOEC)堆疊。參見圖1B，各電解電池1包含空氣側電極3、固體氧化物電解質5及燃料側電極7。
電解電池堆疊常常由多個呈平面元件、管或其他幾何結構形式之電解電池1構建。儘管圖1中之電解電池堆疊100為垂直定向，但電解電池堆疊可水平地或以任何其他方向定向。例如，水可經由形成於各互連件10及電解電池1中之水管道22 (例如，水升管開口)提供，同時氧氣可自互連件10之空氣側肋(air side rib)之間的堆疊側提供。
各種材料可用於空氣側電極3、固體氧化物電解質5及燃料側電極7。例如，燃料側電極7可包含含有含金屬相及陶瓷相之陶瓷層。含金屬相可包括作為電子導體操作之金屬催化劑，諸如鎳(Ni)、鈷(Co)、銅(Cu)、其合金或其類似物。金屬催化劑可呈金屬狀態或可呈氧化物狀態。例如，當金屬催化劑處於氧化狀態時，其形成金屬氧化物。因此，在電解電池1操作之前，可在還原氛圍中使燃料側電極7退火以將經氧化金屬催化劑還原至金屬狀態。
含金屬相可完全由處於還原狀態之鎳組成。當此含鎳相處於氧化狀態時，其可形成氧化鎳。因此在操作之前，較佳在還原氛圍中使燃料側電極7退火以將氧化鎳還原為鎳。
燃料側電極7之陶瓷相可包括但不限於：摻氧化釓之二氧化鈰(GDC)、摻氧化釤之二氧化鈰(SDC)、摻氧化鐿之二氧化鈰(YDC)、氧化鈧穩定化之氧化鋯(SSZ)、氧化鐿-二氧化鈰-氧化鈧穩定化之氧化鋯(YbCSSZ)或其類似物。在YbCSSZ中，氧化鈧可以等於9至11莫耳%，諸如10莫耳%之量存在，二氧化鈰可以大於0 (例如，至少0.5莫耳%)且等於或小於2.5莫耳%，諸如1莫耳%之量存在，且氧化釔及氧化鐿中之至少一者可以大於0且等於或小於2.5莫耳%，諸如1莫耳%之量存在，如美國專利第8,580,456號所揭示，該專利以引用的方式併入本文中。
固體氧化物電解質5可包含穩定化氧化鋯，諸如氧化鈧穩定化之氧化鋯(SSZ)、氧化釔穩定化之氧化鋯(YSZ)、氧化鈧-二氧化鈰穩定化之氧化鋯(SCSZ)、氧化鈧-二氧化鈰-氧化釔穩定化之氧化鋯(SCYSZ)、氧化鈧-二氧化鈰-氧化鐿穩定化之氧化鋯(SCYbSZ)或其類似物。替代地，電解質5可包含另一離子導電材料，諸如摻氧化釤之二氧化鈰(SDC)、摻氧化釓之二氧化鈰(GDC)或摻氧化釔之二氧化鈰(YDC)。
空氣側電極3可包含導電材料，諸如導電鈣鈦礦材料，諸如亞錳酸鑭鍶(LSM)之層。亦可使用其他導電鈣鈦礦，諸如鈷酸鑭鍶(lanthanum strontium cobaltite，LSC)、亞錳酸鑭鍶鈷(LSCM)、鐵酸鑭鍶鈷(LSCF)、鐵酸鑭鍶(LSF)、La 0 . 85Sr 0 . 15Cr 0 . 9Ni 0 . 1O 3(LSCN)等，或使用諸如Pt之金屬。
在一些實施例中，空氣側電極3可包含導電材料與離子導電材料之混合物。例如，空氣側電極3可包括約10 wt%至約90 wt%的上文所描述之導電材料(例如LSM等)及約10 wt%至約90 wt%之離子導電材料。適合的離子導電材料包括基於氧化鋯及/或基於二氧化鈰之材料。例如，離子導電材料可包含氧化鈧穩定化之氧化鋯(SSZ)、二氧化鈰及氧化釔及氧化鐿中之至少一者。在一些實施例中，離子導電材料可由下式表示：(ZrO 2) 1 - w - x - z(Sc 2O 3) w(CeO 2) x(Y 2O 3) a(Yb 2O 3) b，其中0.09 ≤ w ≤ 0.11、0 ＜ x ≤ 0.0125、a + b = z且0.0025 ≤ z ≤ 0.0125。在一些實施例中，0.009 ＜ x ≤ 0.011且0.009 ≤ z ≤ 0.011且視情況若a或b中之另一者不等於零，則a或b可等於零。
此外，必要時，額外接觸層或集電層可置於空氣側電極3及燃料側電極7上方。例如，Ni或氧化鎳陽極接觸層及LSM或LSCo陰極接觸層可分別形成於燃料側電極7及空氣側電極3上。
在堆疊100中，各互連件10電連接相鄰之電解電池1。尤其，互連件10可將一個電解電池1之燃料側電極7電連接至相鄰之電解電池1的空氣側電極3。圖1B展示下部電解電池1位於兩個互連件10之間。Ni網格(圖中未示)可用以將互連件10電連接至相鄰之電解電池1的燃料側電極7。
各互連件10包括至少部分地界定燃料通道8A之燃料側肋12A及至少部分地界定氧化劑(例如，空氣)通道8B之空氣側肋12B。互連件10可作為分離器操作，其將在堆疊中流動至一個電池1之燃料側電極的水與在堆疊中自相鄰之電池1之空氣側電極流動的氧氣分隔開。在堆疊100之任一末端處，可存在空氣端板或燃料端板(圖中未示)。
各互連件10可由導電材料製成或可含有導電材料，諸如具有與電池中之固體氧化物電解質類似之熱膨脹係數(例如，0至10%之差異)的金屬合金(例如，鉻-鐵合金)。例如，互連件10可包含金屬(例如，鉻-鐵合金，諸如4至6重量百分比之鐵(例如，5 wt%之鐵)、視情況1重量百分比或更少之釔及餘量鉻之合金)，且可將一個電解電池1之燃料側電極7電連接至相鄰之電解電池1之空氣側電極3。
根據本發明之各種實施例，圖2A為互連件10之空氣側的俯視圖且圖2B為互連件10之燃料側的俯視圖。參見圖1B及圖2A，空氣側包括自互連件10之相對的第一及第二邊緣延伸的空氣通道8B。氧氣自相鄰之電解電池1之空氣側電極3流動穿過空氣通道8B。環密封件20可圍繞互連件10之燃料孔22A、22B以防止水接觸空氣側電極3。條形周邊密封件24位於互連件10之空氣側的周邊部分上。密封件20、24可由玻璃或玻璃-陶瓷材料形成。周邊部分可為不包括肋或通道之昇起式平台。周邊區域之表面可與肋12B之頂部共面。
參見圖1B及圖2B，互連件10之燃料側可包括燃料通道8A及燃料歧管28。水自燃料孔22A中之一者(例如形成燃料入口升管之一部分的入口燃料孔)流動至相鄰之歧管28中，經由燃料通道8A流動至相鄰之電解電池1之燃料側電極7。過量水可流入其他燃料歧管28中且隨後流入出口燃料孔22B中。框架密封件26安置於互連件10之燃料側的周邊區域上。周邊區域可為不包括肋或通道之昇起式平台。周邊區域之表面可與肋12A之頂部共面。
根據本發明之各種實施例，圖3A為電解電池1之空氣側的平面圖且圖3B為電解電池1之燃料側的平面圖。參見圖1A、圖2A、圖3A及圖3B，電解電池1可包括入口燃料孔22A、出口燃料孔22B、電解質5及空氣側電極3。空氣側電極3可安置於電解質5之空氣側上。燃料側電極7可安置於電解質5之相對燃料(例如，水)側上。
當在電解電池堆疊100中組裝時，燃料孔22A、22B可延伸穿過電解質5且可經配置與互連件10之燃料孔22A、22B重疊。空氣側電極3可印刷於電解質5上，以在電解電池堆疊100中組裝時不與環密封件20及周邊密封件24重疊。燃料側電極7可具有類似於空氣側電極3之形狀。當在堆疊100中組裝時，燃料側電極7可經安置以不與框架密封件26重疊。換言之，電極3及7可自電解質5之邊緣凹入，使得電解質5之對應邊緣區域可直接接觸對應密封件20、24、26。
在一個實施例中，電解電池堆疊100可僅在電解模式下操作。因此，電解電池堆疊100不在燃料電池模式下操作以自分別提供至燃料側電極及空氣側電極的燃料及空氣產生電力。替代地，電解電池堆疊100可包含固體氧化物再生(亦即，可逆)燃料電池(SORFC)堆疊。SORFC可在燃料電池(FC)模式(例如，發電模式)下操作，以便自分別提供至燃料側及空氣側電極的燃料及空氣產生電，且可在電解電池(EC)模式(例如，電解模式)下操作，以便自提供至燃料側電極7的水產生氫氣及氧氣。在FC模式中，氧離子自空氣側(例如陰極)電極3輸送至SORFC之燃料側(例如陽極)電極7以氧化燃料(例如氫氣及/或烴燃料，諸如天然氣)且產生電力。在EC模式下，將正電位施加至電池之空氣側，且氧離子自燃料側電極7處的水經由電解質5輸送至空氣側電極3。因此，水在燃料側電極7處電解成氫氣且在空氣側電極3處電解成氧氣。
SORFC之空氣側電極3及燃料側電極7在FC模式期間分別作為陰極及陽極操作，且在EC模式期間分別作為陽極及陰極操作(亦即，FC模式之陰極為EC模式之陽極，且FC模式之陽極為EC模式之陰極)。因此，本文中所描述之SORFC可稱為具有空氣側電極及燃料側電極。
在EC模式期間，燃料流中之水經還原(H 2O + 2eàO 2 -+ H 2)以形成H 2氣體及O 2 -離子，O 2 -離子經由固體電解質輸送，且隨後在空氣側電極上氧化(O 2 -氧化成O 2)以產生分子氧。因為用空氣及濕式燃料(例如氫氣及/或重組天然氣)操作之SORFC的開路電壓可為約0.9至1.0 V (取決於含水量)，所以在EC模式中施加至空氣側電極之正電壓將電池電壓增大至約1.1至1.3 V之典型操作電壓。在恆定電流模式下，若存在可由歐姆源及電極極化兩者產生之電池退化，則電池電壓可隨時間推移而增加。
目前先進技術固體氧化物電解電池及SORFC所遇到之主要障礙之一為空氣電極在高電流密度下之分層。分層程度隨著電流密度及氧化物離子輸送之通量而增加。不希望受特定理論束縛，咸信分層可能係由於電解質/陰極界面處氧的沈澱，其可能引起高壓，產生空氣電極分層。
圖4為展示固體氧化物電解電池在高電流密度下在電解模式下操作較長時間之後的空氣電極3分層之相片。如圖4所示，如其間的黑色區域所指示，空氣側電極3可與底層電解質5分開。
根據本發明之各種實施例，圖5為包括耐電解固體氧化物電解電池502之電解電池堆疊500的截面圖。電解電池堆疊500類似於圖1A至圖3B之堆疊100。因而，將僅詳細地論述其之間的差異。
參見圖5，電解電池堆疊500可包括安置於互連件10之間的至少一個電解電池502。電解電池502可僅在電解模式下操作(例如，電池可包含固體氧化物電解電池(SOEC))，或可在燃料電池及電解模式下操作(例如，電池502可包含SORFC)。電解電池502包括固體氧化物電解質5、安置於電解質5之空氣側上的空氣側電極3及安置於電解質5之燃料側上的燃料側電極7。燃料電池模式中空氣可藉由空氣通道8B提供至空氣側電極3，且燃料電池模式中燃料可藉由燃料通道8A提供至燃料側電極7，而電解模式中水可藉由燃料通道8A提供至燃料側電極7。
在各種實施例中，電解質5可包括離子導電材料或相，諸如如上文所描述之穩定化氧化鋯材料，諸如SSZ、YSZ、SCSZ、SCYSZ、SCYbSZ或其類似物。替代地，電解質5可包含另一離子導電材料，諸如經摻雜二氧化鈰，包括摻雜氧化鈧、氧化釓或氧化釔之二氧化鈰(亦即，SDC、GDC或YDC)。在一些實施例中，電解質5可包含由下式表示的材料： (ZrO 2) 1-w-x-z(Sc 2O 3) w(CeO 2) x(Y 2O 3) a(Yb 2O 3) b，其中0.09 ≤ w ≤ 0.11，0 ＜ x ≤ 0.0125，a + b = z且0.0025 ≤ z ≤ 0.0125。在一些實施例中，電解質5可包含(ZrO 2) 0 . 88(Sc 2O 3) 0 . 1(CeO 2) 0 . 01(Yb 2O 3) 0 . 01或(ZrO 2) 0 . 88(Sc 2O 3) 0 . 1(CeO 2) 0 . 01(Y 2O 3) 0 . 01。替代地，電解質5可包含(ZrO 2) 0 . 89(Sc 2O 3) 0 . 1(CeO 2) 0 . 01。
空氣側電極3可包括安置於電解質5之空氣側上的障壁層30、安置於障壁層30上的功能層32及視情況存在之安置於功能層32上的集電層34。功能層32可包括導電材料與離子導電材料之混合物。例如，功能層32可包括約10重量百分比(wt%)至約90 wt%的上文所描述之導電材料(例如LSM、LSC、LSCM、LSCF、LSF、LSCN、Pt等)及約10 wt%至約90 wt%之離子導電材料。適合的離子導電材料包括基於氧化鋯之材料。例如，離子導電材料可包含氧化釔穩定化之氧化鋯(YSZ)或包括氧化釔及/或氧化鐿中之至少一者及視情況選用之二氧化鈰的氧化鈧穩定化之氧化鋯(SSZ)。在一些實施例中，離子導電材料可由下式表示：(ZrO 2) 1 - w - x - z(Sc 2O 3) w(CeO 2) x(Y 2O 3) a(Yb 2O 3) b，其中0 ≤ w ≤ 0.11，0 ≤ x ≤ 0.0125，a + b = z且0.0025 ≤ z ≤ 0.11。在一些實施例中，0 ≤ x ≤ 0.011且0.009 ≤ z ≤ 0.0125且視情況若a或b中之一者不等於零，則a或b中之另一者可等於零。
在一些實施例中，功能層32可包括LSM與SSZ、YSZ、氧化鈧-二氧化鈰-氧化鐿穩定化之氧化鋯(SCYbSZ)、氧化鈧-二氧化鈰-氧化釔穩定化之氧化鋯(SCYSZ)、氧化鈧-氧化釔穩定化之氧化鋯(SYSZ)或氧化鈧-氧化鐿穩定化之氧化鋯(SYbSZ)中之至少一者的混合物。例如，YSZ可包括8至11 at%之Y 2O 3及89至92 at%之ZrO 2，諸如約8 at%之Y 2O 3及約92 at%之ZrO 2。SYSZ可包括約10 at%之Sc 2O 3、約1 at%之Y 2O 3及約89 at%之ZrO 2。SCYbSZ可包括約10 at%之Sc 2O 3、約1 at%之CeO 2、約1 at%之Yb 2O 3及約88 at%之ZrO 2。
集電層34可包括導電材料，諸如導電金屬氧化物，諸如LSM。然而，亦可使用其他導電鈣鈦礦，諸如LSC、LSCM、LSCF、LSF、LSCN等，或使用諸如Pt之金屬。
障壁層30可燒結至電解質5之空氣側，且可包括至少約95 at%之離子導電材料，諸如約97 at%至約100 at%或約98 at%至約100 at%之離子導電材料。障壁層30可具有相對較高的離子電導率及相對較低的電導率。例如，障壁層30可不含導電材料或含有不超過痕量之導電材料。例如，障壁層30可包含小於1 at%，諸如0至0.5 at%或0至0.25 at%之電材料，諸如金屬或諸如LSM、LSC、LSCM、LSCF、LSF及LSCN之導電氧化物，及小於1 at%，諸如0至0.5 at%或0至0.25 at%之二氧化鈰。
在一些實施例中，障壁層30可具有相比電解質5較低的電導率。雖然不希望受任何特定理論束縛，但本發明人咸信當電解電池500在EC模式下操作時，此類電導率差異可以避免及/或減少過電位(例如，增加電池電壓)。咸信避免及/或減少此類電池過電位減少及/或避免空氣側電極3在EC操作期間之分層。
在一些實施例中，障壁層30可包括穩定化或部分穩定化氧化鋯(ZrO 2)材料，諸如稀土穩定化(例如摻雜)之氧化鋯，諸如氧化鈧(Sc 2O 3)穩定化之氧化鋯(SSZ)、氧化釔(Y 2O 3)穩定化之氧化鋯(YSZ)及/或氧化鐿(Yb 2O 3)穩定化之氧化鋯(YbSZ)。在各種實施例中，障壁層30可包括用氧化釔、氧化鐿及/或氧化鈧之任何組合穩定化之氧化鋯。例如，障壁層30可包括氧化鈧-氧化釔穩定化之氧化鋯(SYSZ)或氧化鈧-氧化鐿穩定化之氧化鋯(SYbSZ)。在其他實施例中，障壁層30可包括經Mg、Ca、La及/或其氧化物穩定化或摻雜之氧化鋯。
在一些實施例中，障壁層30可包括由下式表示之YSZ材料：(ZrO 2) 1 - x(Y 2O 3) x，其中x在0.02至0.12，諸如0.08至0.11範圍內。在一些實施例中，障壁層30可包括由下式表示之部分穩定化YSZ材料：(ZrO 2) 1 - x(Y 2O 3) x，其中x在0.02至0.07，諸如0.03至0.05範圍內。
替代地，障壁層30可包括由下式表示之SYSZ材料：(ZrO 2) 0 . 9 + y - x(Sc 2O 3) 0 . 1 - y(Y 2O 3) x，其中y在0至0.05範圍內，且x在0.01至(0.05+y)範圍內。在一些實施例中，障壁層30可包括由下式表示之SYSZ材料：(ZrO 2) 0 . 9 - x(Sc 2O 3) 0 . 1(Y 2O 3) x，其中x在0.005至0.1，諸如0.01至0.05範圍內。例如，SYSZ材料可包含(ZrO 2) 0 . 89(Sc 2O 3) 0 . 1(Y 2O 3) 0 . 01。一般而言，摻雜有1至5莫耳%之氧化釔之經10莫耳%之氧化鈧摻雜的氧化鋯可包括89莫耳%之ZrO 2- 10莫耳%之Sc 2O 3- 1莫耳%之Y 2O 3、88莫耳%之ZrO 2- 10莫耳%之Sc 2O 3- 2莫耳%之Y 2O 3、87莫耳%之ZrO 2- 10莫耳%之Sc 2O 3- 3莫耳%之Y 2O 3、86莫耳%之ZrO 2- 10莫耳%之Sc 2O 3- 4莫耳%之Y 2O 3或85莫耳%之ZrO 2- 10莫耳%之Sc 2O 3- 5莫耳%之Y 2O 3的組成。
在一些實施例中，障壁層30可包括由下式表示之SYSZ材料：(ZrO 2) 0 . 91 - x(Sc 2O 3) 0 . 09(Y 2O 3) x，其中x在0.005至0.1，諸如0.01至0.06範圍內。例如，SYSZ材料可包含(ZrO 2) 0 . 89(Sc 2O 3) 0 . 09(Y 2O 3) 0 . 02。一般而言，摻雜有1至6莫耳%之氧化釔之經9莫耳%之氧化鈧摻雜的氧化鋯可包括90莫耳%之ZrO 2- 9莫耳%之Sc 2O 3- 1莫耳%之Y 2O 3、89莫耳%之ZrO 2- 9莫耳%之Sc 2O 3- 2莫耳%之Y 2O 3、88莫耳%之ZrO 2- 9莫耳%之Sc 2O 3- 3莫耳%之Y 2O 3、87莫耳%之ZrO 2- 9莫耳%之Sc 2O 3- 4莫耳%之Y 2O 3、86莫耳%之ZrO 2- 9莫耳%之Sc 2O 3- 5莫耳%之Y 2O 3或85莫耳%之ZrO 2- 9莫耳%之Sc 2O 3- 6莫耳%之Y 2O 3的組成。
替代地，障壁層30可包括由下式表示之SYbSZ材料：(ZrO 2) 0 . 9 + y - x(Sc 2O 3) 0 . 1 - y(Yb 2O 3) x，其中y在0至0.05範圍內，且x在0.01至(0.05+y)範圍內。在一些實施例中，障壁層30可包括由下式表示之SYbSZ材料：(ZrO 2) 0 . 9 - x(Sc 2O 3) 0 . 1(Yb 2O 3) x，其中x在0.005至0.1，諸如0.01至0.05範圍內。例如，SYbSZ材料可包含(ZrO 2) 0 . 89(Sc 2O 3) 0 . 1(Yb 2O 3) 0 . 01。一般而言，摻雜有1至5莫耳%之氧化鐿之經10莫耳%之氧化鈧摻雜的氧化鋯可包括89莫耳%之ZrO 2- 10莫耳%之Sc 2O 3- 1莫耳%之Yb 2O 3、88莫耳%之ZrO 2- 10莫耳%之Sc 2O 3- 2莫耳%之Yb 2O 3、87莫耳%之ZrO 2- 10莫耳%之Sc 2O 3- 3莫耳%之Yb 2O 3、86莫耳%之ZrO 2- 10莫耳%之Sc 2O 3- 4莫耳%之Yb 2O 3或85莫耳%之ZrO 2- 10莫耳%之Sc 2O 3- 5莫耳%之Yb 2O 3的組成。
在一些實施例中，障壁層30可包括由下式表示之SYbSZ材料：(ZrO 2) 0 . 91 - x(Sc 2O 3) 0 . 09(Yb 2O 3) x，其中x在0.005至0.1，諸如0.01至0.06範圍內。例如，SYbSZ材料可包含(ZrO 2) 0 . 89(Sc 2O 3) 0 . 09(Yb 2O 3) 0 . 02。一般而言，摻雜有1至6莫耳%之氧化鐿之經9莫耳%之氧化鈧摻雜的氧化鋯可包括90莫耳%之ZrO 2- 9莫耳%之Sc 2O 3- 1莫耳%之Yb 2O 3、89莫耳%之ZrO 2- 9莫耳%之Sc 2O 3- 2莫耳%之Yb 2O 3、88莫耳%之ZrO 2- 9莫耳%之Sc 2O 3- 3莫耳%之Yb 2O 3、87莫耳%之ZrO 2- 9莫耳%之Sc 2O 3- 4莫耳%之Yb 2O 3、86莫耳%之ZrO 2- 9莫耳%之Sc 2O 3- 5莫耳%之Yb 2O 3或85莫耳%之ZrO 2- 9莫耳%之Sc 2O 3- 6莫耳%之Yb 2O 3的組成。
在一些實施例中，障壁層30可包括摻雜有1至5莫耳%之Y 2O 3或Yb 2O 3之經10莫耳%之氧化鈧摻雜的氧化鋯、摻雜有1至6莫耳%之Y 2O 3或Yb 2O 3之經9莫耳%之氧化鈧摻雜的氧化鋯、摻雜有1至7莫耳%之Y 2O 3或Yb 2O 3之經8莫耳%之氧化鈧摻雜的氧化鋯、摻雜有1至8莫耳%之Y 2O 3或Yb 2O 3之經7莫耳%之氧化鈧摻雜的氧化鋯、摻雜有1至9莫耳%之Y 2O 3或Yb 2O 3之經6莫耳%之氧化鈧摻雜的氧化鋯或摻雜有1至10莫耳%之Y 2O 3或Yb 2O 3之經5莫耳%之氧化鈧摻雜的氧化鋯。
非限制性實例
製造類型A至類型G之固體氧化物電解電池且包括具有下文展示於表1中之功能層及視情況選用之障壁層材料的空氣側電極： 表1
電池類型 障壁層 功能層
A 無 (ZrO 2) 0.89(Sc 2O 3) 0.1(Y 2O 3) 0.01+ LSM
B 無 (ZrO 2) 0.92(Y 2O 3) 0.08+ LSM
C (ZrO 2) 0.89(Sc 2O 3) 0.1(Y 2O 3) 0.01 (ZrO 2) 0.88(Sc 2O 3) 0.1(CeO 2) 0.01(Yb 2O 3) 0.01+ LSM
D (ZrO 2) 0.92(Y 2O 3) 0.08 (ZrO 2) 0.88(Sc 2O 3) 0.1(CeO 2) 0.01(Yb 2O 3) 0.01+ LSM
E (ZrO 2) 0.89(Sc 2O 3) 0.1(Y 2O 3) 0.01 (ZrO 2) 0.89(Sc 2O 3) 0.1(Y 2O 3) 0.01+ LSM
F (ZrO 2) 0.92(Y 2O 3) 0.08 (ZrO 2) 0.92(Y 2O 3) 0.08+ LSM
G 無 (ZrO 2) 0.88(Sc 2O 3) 0.1(CeO 2) 0.01(Yb 2O 3) 0.01+ LSM
各電池包括包含(ZrO 2) 0 . 88(Sc 2O 3) 0 . 1(CeO 2) 0 . 01(Yb 2O 3) 0 . 01之電解質。組裝電解電池堆疊，其包括多個電池類型A至電池類型G中之每一者的電池。在850℃之溫度下，在36安培之電流下，在EC模式下測試堆疊。圖6為展示各電池類型之電壓響應的圖。線分別展示23、62、85、117、139及206小時之後的電池電壓。
如圖6所示，不具有障壁層之比較電池類型A、B及G在操作206小時之後展現電池電壓之增加(且因此電池過電位增加)。然而，全部具有主要包括本發明之實施例之離子導電氧化物材料的障壁層的例示性電池類型C至電池類型F在操作206小時時保持相對穩定。
儘管前述內容係關於特定較佳實施例，但應理解，本發明不限於此。一般熟習此項技術者將想到，可對本發明之實施例進行各種改良且此類改良意欲在本發明之範疇內。本文中所引用之所有公開案、專利申請案及專利均以全文引用之方式併入本文中。
1, 502: 電池 3, 7: 電極 5: 電解質 8A, 8B: 通道 10: 互連件 12A, 12B: 肋 20, 24, 26: 密封件 22: 管道 22A, 22B: 燃料孔 28: 歧管 30, 32, 34: 層 100, 500: 堆疊
圖1A為根據本發明之各種實施例之SOEC堆疊的透視圖。
圖1B為圖1A之堆疊的一部分的橫截面圖。
圖2A為根據本發明之各種實施例之互連件空氣側的平面圖。
圖2B為圖2A之互連件燃料側的平面圖。
圖3A為根據本發明之各種實施例之SOEC電池空氣側的平面圖。
圖3B為圖3A之SOEC電池燃料側的平面圖。
圖4為展示空氣電極分層之相片。
圖5為根據本發明之各種實施例之包括耐電解SOEC電池之SOEC堆疊的截面圖。
圖6為展示例示性及比較性SOEC電池之電壓響應的圖。
3, 7: 電極 5: 電解質 8A, 8B: 通道 10: 互連件 30, 32, 34: 層 500: 堆疊 502: 電池

Claims (20)

  1. 一種固體氧化物電解電池(SOEC)，其包含： 固體氧化物電解質； 燃料側電極，其安置於該電解質之燃料側上；及 空氣側電極，其安置於該電解質之空氣側上，該空氣側電極包含： 障壁層，其安置於該電解質之該空氣側上且包含電導率比該電解質之電導率更低之穩定化氧化鋯材料；及 功能層，其安置於該障壁層上。
  2. 如請求項1之SOEC，其中： 該功能層包含至少10重量百分比(wt%)之導電材料及至少10 wt%之離子導電材料； 該障壁層包含小於1原子百分比(at%)之該導電材料；及 該障壁層具有較該功能層低的電導率。
  3. 如請求項2之SOEC，其中： 該功能層之該離子導電材料包含穩定化氧化鋯材料；及 該導電材料包含金屬或導電金屬氧化物。
  4. 如請求項3之SOEC，其中： 該功能層之該穩定化氧化鋯材料係用氧化鈧、二氧化鈰、氧化釔、氧化鐿或其任何組合穩定化；及 該導電材料包含亞錳酸鑭鍶。
  5. 如請求項4之SOEC，其中： 該障壁層之該穩定化氧化鋯材料係用氧化鈧、氧化釔、氧化鐿或其任何組合穩定化；及 該障壁層包含0至0.5 at%之該導電材料及0至1 at%之二氧化鈰。
  6. 如請求項1之SOEC，其中該障壁層之該穩定化氧化鋯材料係由下式表示：(ZrO 2) 0 . 9 + y - x(Sc 2O 3) 0 . 1 - y(Y 2O 3) x，其中： y在0至0.05範圍內，及 x在0.01至(0.05+y)範圍內。
  7. 如請求項6之SOEC，其中該障壁層之該穩定化氧化鋯材料係由下式表示：(ZrO 2) 0 . 9 - x(Sc 2O 3) 0 . 1(Y 2O 3) x，其中x在0.01至0.05範圍內。
  8. 如請求項7之SOEC，其中該障壁層之該穩定化氧化鋯材料包含(ZrO 2) 0 . 89(Sc 2O 3) 0 . 1(Y 2O 3) 0 . 01。
  9. 如請求項6之SOEC，其中該障壁層之該穩定化氧化鋯材料係由下式表示：(ZrO 2) 0 . 91 - x(Sc 2O 3) 0 . 09(Y 2O 3) x，其中x在0.01至0.06範圍內。
  10. 如請求項1之SOEC，其中該障壁層之該穩定化氧化鋯材料係由下式表示：(ZrO 2) 0 . 9 + y - x(Sc 2O 3) 0 . 1 - y(Yb 2O 3) x，其中： y在0至0.05範圍內，及 x在0.01至(0.05+y)範圍內。
  11. 如請求項1之SOEC，其中該障壁層之該穩定化氧化鋯材料係由下式表示：(ZrO 2) 1 - x(Y 2O 3) x，其中x在0.02至0.12範圍內。
  12. 如請求項11之SOEC，其中該障壁層之該穩定化氧化鋯材料係由下式表示：(ZrO 2) 1 - x(Y 2O 3) x，其中x在0.08至0.11範圍內。
  13. 如請求項12之SOEC，其中該障壁層之該穩定化氧化鋯材料包含(ZrO 2) 0 . 92(Y 2O 3) 0 . 08。
  14. 如請求項13之SOEC，其中該功能層包含錳酸鑭鍶及由下式表示之氧化釔穩定化氧化鋯：(ZrO 2) 0 . 92(Y 2O 3) 0 . 08。
  15. 如請求項11之SOEC，其中該障壁層之該穩定化氧化鋯材料係由下式表示：(ZrO 2) 1 - x(Y 2O 3) x，其中x在0.03至0.05範圍內。
  16. 如請求項1之SOEC，其中： 該功能層包含錳酸鑭鍶及氧化釔穩定化氧化鋯；及 該障壁層基本上由具有小於1 at%之錳酸鑭鍶的氧化釔穩定化氧化鋯組成。
  17. 如請求項1之SOEC，其中該空氣側電極進一步包含位於該功能層上之導電接觸層。
  18. 如請求項1之SOEC，其中該SOEC包含經組態來以燃料電池模式及電解模式交替操作之固體氧化物再生燃料電池。
  19. 一種固體氧化物電解電池(SOEC)堆疊，其包含： 互連件；及 複數個如請求項1之SOEC，其藉由該等互連件分隔開。
  20. 如請求項19之SOEC堆疊，其中該SOEC堆疊經組態來以燃料電池模式及電解模式交替操作。
TW110140549A 2020-12-14 2021-11-01 包含耐電解之空氣側電極的固體氧化物電解電池 TWI788078B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/120,426 2020-12-14
US17/120,426 US20220190373A1 (en) 2020-12-14 2020-12-14 Solid oxide electrolyzer cell including electrolysis-tolerant air-side electrode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202240958A TW202240958A (zh) 2022-10-16
TWI788078B true TWI788078B (zh) 2022-12-21

Family

ID=78844748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110140549A TWI788078B (zh) 2020-12-14 2021-11-01 包含耐電解之空氣側電極的固體氧化物電解電池

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220190373A1 (zh)
EP (1) EP4012071A1 (zh)
JP (1) JP7428686B2 (zh)
KR (1) KR20220085002A (zh)
TW (1) TWI788078B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1697229A (zh) * 2004-05-11 2005-11-16 东邦瓦斯株式会社 固体氧化物燃料电池的单电池
US20070082254A1 (en) * 2003-08-06 2007-04-12 Kenichi Hiwatashi Solid oxide fuel cell
US20150093680A1 (en) * 2007-12-07 2015-04-02 NexTech Materials. Ltd. High performance multilayer electrodes for use in reducing gases
TW201946322A (zh) * 2018-03-30 2019-12-01 日商大阪瓦斯股份有限公司 電化學模組，電化學模組之組裝方法，電化學裝置及能源系統

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK171621B1 (da) * 1993-03-01 1997-02-24 Risoe Forskningscenter Fastoxidbrændselscelle med katode af LSM og YSZ
WO2005015671A1 (ja) 2003-08-06 2005-02-17 Toto Ltd. 固体酸化物形燃料電池
US7871735B2 (en) * 2004-10-29 2011-01-18 Nextech Materials, Ltd. Ceramic laminate structures
FR2935843B1 (fr) * 2008-09-11 2011-02-11 Commissariat Energie Atomique Electrolyte pour pile sofc et son procede de fabrication.
JP5323269B2 (ja) 2010-01-26 2013-10-23 ブルーム エナジー コーポレーション 燃料電池の構成物、特に固形酸化物型燃料電池の電解質材料
KR20110109104A (ko) 2010-03-30 2011-10-06 삼성전기주식회사 금속 산화물-이트리아 안정화 지르코니아 복합체 및 이를 포함하는 고체산화물 연료전지
AT14455U3 (de) * 2015-07-14 2017-05-15 Plansee Se Elektrochemisches Modul
TWI750185B (zh) 2016-06-17 2021-12-21 丹麥商托普索公司 具有加熱能力的ｓｏｅｃ系統
FR3061495B1 (fr) * 2017-01-02 2019-05-31 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Systeme de couplage etanche a haute temperature d'un empilement a oxydes solides de type soec/sofc
KR102229377B1 (ko) * 2019-02-01 2021-03-18 한양대학교 산학협력단 고체산화물 연료전지 및 이의 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070082254A1 (en) * 2003-08-06 2007-04-12 Kenichi Hiwatashi Solid oxide fuel cell
CN1697229A (zh) * 2004-05-11 2005-11-16 东邦瓦斯株式会社 固体氧化物燃料电池的单电池
US20150093680A1 (en) * 2007-12-07 2015-04-02 NexTech Materials. Ltd. High performance multilayer electrodes for use in reducing gases
TW201946322A (zh) * 2018-03-30 2019-12-01 日商大阪瓦斯股份有限公司 電化學模組，電化學模組之組裝方法，電化學裝置及能源系統

Also Published As

Publication number Publication date
TW202240958A (zh) 2022-10-16
JP7428686B2 (ja) 2024-02-06
JP2022094309A (ja) 2022-06-24
EP4012071A1 (en) 2022-06-15
US20220190373A1 (en) 2022-06-16
KR20220085002A (ko) 2022-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10622642B2 (en) Anode with remarkable stability under conditions of extreme fuel starvation
US9799909B2 (en) Phase stable doped zirconia electrolyte compositions with low degradation
CN101682068B (zh) 随时间展现低性能损失的复合阳极
WO2008127601A1 (en) Heterogeneous ceramic composite sofc electrolyte
TWI688154B (zh) 具有對固態氧化物燃料電池之退化有改善抗性之固態氧化物燃料電池陰極組合物
US10615444B2 (en) Anode with high redox stability
WO2012132894A1 (ja) 燃料電池
TWI788078B (zh) 包含耐電解之空氣側電極的固體氧化物電解電池
WO2021231523A9 (en) Electrolyte materials for solid oxide electrolyzer cells
US20230141938A1 (en) Solid oxide electrolyzer cell including electrolysis-tolerant air-side electrode
US20230223555A1 (en) Optimized Processing of Electrodes for SOFC and SOEC
KR20230069015A (ko) 고체 산화물 연료 전지용 Ni-Fe계 캐소드 기능층