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Optimization of La 2 NiO 4+δ Electrolysis Cell Oxygen Electrode through Surfactant-Enabled LaCoO 3±δ Nanocatalyst Deposition

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High Resolution Image Download MS PowerPoint Slide Lanthanum nickelate (LNO) has shown promise as a Cr-resistant air electrode material for SOECs but has suboptimal surface oxygen exchange properties. Nanocoating of the LNO surface with lanthanum cobaltite (LCO) was chosen to improve cell performance as a surface oxygen conductor. The work focused on the implementation of a two-step nano-LCO film deposition utilizing catechol molecules in a porous LNO electrode. The subgoals of the work were to maintain nanosized LCO particles/grains to increase active surface area and to control the regularity/homogeneity of the coating across the microstructure. To achieve these goals, a novel surfactant-enhanced liquid infiltration method was utilized, where nucleation sites were spread across the electrode structure to control the location and size of LCO particles. Various catechol surfactant compositions were evaluated for their ability to control the kinetics of nanoparticle deposition and the homogeneity of the coating. Chelated LCO was characterized by X-ray diffraction (XRD), which found a substantial improvement in LCO formation with surfactant addition and determined polymerized norepinephrine to be the best-performing surfactant, with 88.4% pure LCO formed at low temperature. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) confirmed LCO nanostructures formed by the two-step infiltration process, showing no impurities and a stable perovskite structure. Deposition kinetics were analyzed using atomic force microscopy (AFM), correlating infiltration times and solution molarity to nanoparticle size and distribution, the results of which were confirmed in symmetrical cell samples by scanning electron microscopy (SEM). Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) testing demonstrated substantial improvements in polarization resistance, where the nanocoating reduced the resistance by ∼55% to 0.152 Ω·cm 2 at 700 °C and 0.039 Ω·cm 2 at 800 °C. Electrical conductivity relaxation (ECR) at this temperature confirmed an improved surface oxygen exchange coefficient of the LCO + LNO heterostructure predicted by the Bode data from EIS, alongside a reduction in activation energy by about 30%.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

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Titre Crossref
Optimization of La <sub>2</sub> NiO <sub>4+δ</sub> Electrolysis Cell Oxygen Electrode through Surfactant-Enabled LaCoO <sub>3±δ</sub> Nanocatalyst Deposition
Date Crossref
29/10/2025
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

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  • West Virginia University pays non établi dans la notice
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West Virginia University, Worcester Polytechnic Institute et Department of Mechanical, avec 2 autres affiliations.

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