Tracking the nanoparticle exsolution/reoxidation processes of Ni-doped SrTi0.3Fe0.7O3−δ electrodes for intermediate temperature symmetric solid oxide fuel cells

Autores
Santaya, Mariano; Jiménez, Catalina Elena; Troiani, Horacio Esteban; Carbonio, Emilia Andrea; Arce, Mauricio Damián; Toscani, Lucía María; Garcia Diez, Raul; Wilks, Regan George; Knop-Gericke, Axel; Bär, Marcus; Mogni, Liliana Verónica
Año de publicación
2022
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
The development of redox stable oxide perovskite - based electrodes for cost-effective symmetric solid oxide fuel cells (SOFCs) that can work at intermediate temperatures and compete with state-of-the-art cathodes and anodes is becoming a concrete possibility. The Ni-doped STF perovskite Sr0.93Ti0.3Fe0.63Ni0.07O3−δ meets such requirements by exsolving catalytically active Ni-Fe nanoparticles in reducing atmospheres that boost anode performance. This work aims at clarifying whether exsolution is a reversible process, which could extend the lifetime of SOFCs. Element-specific synchrotron - based near-ambient pressure X-ray photoelectron and absorption spectroscopies are key to understanding the exsolution/reoxidation processes of the Ni-Fe nanoparticles during redox cycling in the atmosphere. This study reveals that Ni exsolves easily, dragging along the more stable Fe to form nanoalloyed Ni-Fe even under mild reducing conditions. A significant Sr-surface segregation indicates that the initial Sr-deficiency cannot fully compensate for the B-site cation depletion during exsolution. Switching to an oxidizing atmosphere results in a reoxidation-induced reconstruction of the electrode, in which a Fe- and Sr-rich oxide layer forms on the surface, leaving the Ni segregated from the perovskite. This reoxidized electrode shows a significantly improved cathode response in comparison to the pristine perovskite, indicating changes in the mechanisms that activate the oxygen reduction reaction.
Fil: Santaya, Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; Argentina
Fil: Jiménez, Catalina Elena. Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH; Alemania
Fil: Troiani, Horacio Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Carbonio, Emilia Andrea. Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft; Alemania. Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH; Alemania
Fil: Arce, Mauricio Damián. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; Argentina
Fil: Toscani, Lucía María. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; Argentina. 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
Fil: Garcia Diez, Raul. Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH; Alemania
Fil: Wilks, Regan George. Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH; Alemania
Fil: Knop-Gericke, Axel. Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion; Alemania. Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft; Alemania
Fil: Bär, Marcus. Universitat Erlangen Nuremberg; Alemania. Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH; Alemania
Fil: Mogni, Liliana Verónica. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina
Materia
PEROVSKITES
SOFC
EXSOLUTION
IN-SITU
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
OAI Identificador
oai:ri.conicet.gov.ar:11336/216680

id CONICETDig_a11acf167b815bf3e35cbb1c31c99a01
oai_identifier_str oai:ri.conicet.gov.ar:11336/216680
network_acronym_str CONICETDig
repository_id_str 3498
network_name_str CONICET Digital (CONICET)
spelling Tracking the nanoparticle exsolution/reoxidation processes of Ni-doped SrTi0.3Fe0.7O3−δ electrodes for intermediate temperature symmetric solid oxide fuel cellsSantaya, MarianoJiménez, Catalina ElenaTroiani, Horacio EstebanCarbonio, Emilia AndreaArce, Mauricio DamiánToscani, Lucía MaríaGarcia Diez, RaulWilks, Regan GeorgeKnop-Gericke, AxelBär, MarcusMogni, Liliana VerónicaPEROVSKITESSOFCEXSOLUTIONIN-SITUhttps://purl.org/becyt/ford/1.4https://purl.org/becyt/ford/1The development of redox stable oxide perovskite - based electrodes for cost-effective symmetric solid oxide fuel cells (SOFCs) that can work at intermediate temperatures and compete with state-of-the-art cathodes and anodes is becoming a concrete possibility. The Ni-doped STF perovskite Sr0.93Ti0.3Fe0.63Ni0.07O3−δ meets such requirements by exsolving catalytically active Ni-Fe nanoparticles in reducing atmospheres that boost anode performance. This work aims at clarifying whether exsolution is a reversible process, which could extend the lifetime of SOFCs. Element-specific synchrotron - based near-ambient pressure X-ray photoelectron and absorption spectroscopies are key to understanding the exsolution/reoxidation processes of the Ni-Fe nanoparticles during redox cycling in the atmosphere. This study reveals that Ni exsolves easily, dragging along the more stable Fe to form nanoalloyed Ni-Fe even under mild reducing conditions. A significant Sr-surface segregation indicates that the initial Sr-deficiency cannot fully compensate for the B-site cation depletion during exsolution. Switching to an oxidizing atmosphere results in a reoxidation-induced reconstruction of the electrode, in which a Fe- and Sr-rich oxide layer forms on the surface, leaving the Ni segregated from the perovskite. This reoxidized electrode shows a significantly improved cathode response in comparison to the pristine perovskite, indicating changes in the mechanisms that activate the oxygen reduction reaction.Fil: Santaya, Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; ArgentinaFil: Jiménez, Catalina Elena. Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH; AlemaniaFil: Troiani, Horacio Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Carbonio, Emilia Andrea. Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft; Alemania. Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH; AlemaniaFil: Arce, Mauricio Damián. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; ArgentinaFil: Toscani, Lucía María. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; Argentina. 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.; ArgentinaFil: Garcia Diez, Raul. Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH; AlemaniaFil: Wilks, Regan George. Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH; AlemaniaFil: Knop-Gericke, Axel. Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion; Alemania. Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft; AlemaniaFil: Bär, Marcus. Universitat Erlangen Nuremberg; Alemania. Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH; AlemaniaFil: Mogni, Liliana Verónica. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; ArgentinaRoyal Society of Chemistry2022-07info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articuloapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/11336/216680Santaya, Mariano; Jiménez, Catalina Elena; Troiani, Horacio Esteban; Carbonio, Emilia Andrea; Arce, Mauricio Damián; et al.; Tracking the nanoparticle exsolution/reoxidation processes of Ni-doped SrTi0.3Fe0.7O3−δ electrodes for intermediate temperature symmetric solid oxide fuel cells; Royal Society of Chemistry; Journal of Materials Chemistry A; 10; 29; 7-2022; 15554-155682050-74882050-7496CONICET DigitalCONICETenginfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/ta/d2ta02959f/unauth#!divAbstractinfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1039/D2TA02959Finfo:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/reponame:CONICET Digital (CONICET)instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas2025-09-29T10:09:21Zoai:ri.conicet.gov.ar:11336/216680instacron:CONICETInstitucionalhttp://ri.conicet.gov.ar/Organismo científico-tecnológicoNo correspondehttp://ri.conicet.gov.ar/oai/requestdasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:34982025-09-29 10:09:21.892CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicasfalse
dc.title.none.fl_str_mv Tracking the nanoparticle exsolution/reoxidation processes of Ni-doped SrTi0.3Fe0.7O3−δ electrodes for intermediate temperature symmetric solid oxide fuel cells
title Tracking the nanoparticle exsolution/reoxidation processes of Ni-doped SrTi0.3Fe0.7O3−δ electrodes for intermediate temperature symmetric solid oxide fuel cells
spellingShingle Tracking the nanoparticle exsolution/reoxidation processes of Ni-doped SrTi0.3Fe0.7O3−δ electrodes for intermediate temperature symmetric solid oxide fuel cells
Santaya, Mariano
PEROVSKITES
SOFC
EXSOLUTION
IN-SITU
title_short Tracking the nanoparticle exsolution/reoxidation processes of Ni-doped SrTi0.3Fe0.7O3−δ electrodes for intermediate temperature symmetric solid oxide fuel cells
title_full Tracking the nanoparticle exsolution/reoxidation processes of Ni-doped SrTi0.3Fe0.7O3−δ electrodes for intermediate temperature symmetric solid oxide fuel cells
title_fullStr Tracking the nanoparticle exsolution/reoxidation processes of Ni-doped SrTi0.3Fe0.7O3−δ electrodes for intermediate temperature symmetric solid oxide fuel cells
title_full_unstemmed Tracking the nanoparticle exsolution/reoxidation processes of Ni-doped SrTi0.3Fe0.7O3−δ electrodes for intermediate temperature symmetric solid oxide fuel cells
title_sort Tracking the nanoparticle exsolution/reoxidation processes of Ni-doped SrTi0.3Fe0.7O3−δ electrodes for intermediate temperature symmetric solid oxide fuel cells
dc.creator.none.fl_str_mv Santaya, Mariano
Jiménez, Catalina Elena
Troiani, Horacio Esteban
Carbonio, Emilia Andrea
Arce, Mauricio Damián
Toscani, Lucía María
Garcia Diez, Raul
Wilks, Regan George
Knop-Gericke, Axel
Bär, Marcus
Mogni, Liliana Verónica
author Santaya, Mariano
author_facet Santaya, Mariano
Jiménez, Catalina Elena
Troiani, Horacio Esteban
Carbonio, Emilia Andrea
Arce, Mauricio Damián
Toscani, Lucía María
Garcia Diez, Raul
Wilks, Regan George
Knop-Gericke, Axel
Bär, Marcus
Mogni, Liliana Verónica
author_role author
author2 Jiménez, Catalina Elena
Troiani, Horacio Esteban
Carbonio, Emilia Andrea
Arce, Mauricio Damián
Toscani, Lucía María
Garcia Diez, Raul
Wilks, Regan George
Knop-Gericke, Axel
Bär, Marcus
Mogni, Liliana Verónica
author2_role author
author
author
author
author
author
author
author
author
author
dc.subject.none.fl_str_mv PEROVSKITES
SOFC
EXSOLUTION
IN-SITU
topic PEROVSKITES
SOFC
EXSOLUTION
IN-SITU
purl_subject.fl_str_mv https://purl.org/becyt/ford/1.4
https://purl.org/becyt/ford/1
dc.description.none.fl_txt_mv The development of redox stable oxide perovskite - based electrodes for cost-effective symmetric solid oxide fuel cells (SOFCs) that can work at intermediate temperatures and compete with state-of-the-art cathodes and anodes is becoming a concrete possibility. The Ni-doped STF perovskite Sr0.93Ti0.3Fe0.63Ni0.07O3−δ meets such requirements by exsolving catalytically active Ni-Fe nanoparticles in reducing atmospheres that boost anode performance. This work aims at clarifying whether exsolution is a reversible process, which could extend the lifetime of SOFCs. Element-specific synchrotron - based near-ambient pressure X-ray photoelectron and absorption spectroscopies are key to understanding the exsolution/reoxidation processes of the Ni-Fe nanoparticles during redox cycling in the atmosphere. This study reveals that Ni exsolves easily, dragging along the more stable Fe to form nanoalloyed Ni-Fe even under mild reducing conditions. A significant Sr-surface segregation indicates that the initial Sr-deficiency cannot fully compensate for the B-site cation depletion during exsolution. Switching to an oxidizing atmosphere results in a reoxidation-induced reconstruction of the electrode, in which a Fe- and Sr-rich oxide layer forms on the surface, leaving the Ni segregated from the perovskite. This reoxidized electrode shows a significantly improved cathode response in comparison to the pristine perovskite, indicating changes in the mechanisms that activate the oxygen reduction reaction.
Fil: Santaya, Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; Argentina
Fil: Jiménez, Catalina Elena. Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH; Alemania
Fil: Troiani, Horacio Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina
Fil: Carbonio, Emilia Andrea. Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft; Alemania. Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH; Alemania
Fil: Arce, Mauricio Damián. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; Argentina
Fil: Toscani, Lucía María. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; Argentina. 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
Fil: Garcia Diez, Raul. Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH; Alemania
Fil: Wilks, Regan George. Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH; Alemania
Fil: Knop-Gericke, Axel. Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion; Alemania. Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft; Alemania
Fil: Bär, Marcus. Universitat Erlangen Nuremberg; Alemania. Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH; Alemania
Fil: Mogni, Liliana Verónica. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina
description The development of redox stable oxide perovskite - based electrodes for cost-effective symmetric solid oxide fuel cells (SOFCs) that can work at intermediate temperatures and compete with state-of-the-art cathodes and anodes is becoming a concrete possibility. The Ni-doped STF perovskite Sr0.93Ti0.3Fe0.63Ni0.07O3−δ meets such requirements by exsolving catalytically active Ni-Fe nanoparticles in reducing atmospheres that boost anode performance. This work aims at clarifying whether exsolution is a reversible process, which could extend the lifetime of SOFCs. Element-specific synchrotron - based near-ambient pressure X-ray photoelectron and absorption spectroscopies are key to understanding the exsolution/reoxidation processes of the Ni-Fe nanoparticles during redox cycling in the atmosphere. This study reveals that Ni exsolves easily, dragging along the more stable Fe to form nanoalloyed Ni-Fe even under mild reducing conditions. A significant Sr-surface segregation indicates that the initial Sr-deficiency cannot fully compensate for the B-site cation depletion during exsolution. Switching to an oxidizing atmosphere results in a reoxidation-induced reconstruction of the electrode, in which a Fe- and Sr-rich oxide layer forms on the surface, leaving the Ni segregated from the perovskite. This reoxidized electrode shows a significantly improved cathode response in comparison to the pristine perovskite, indicating changes in the mechanisms that activate the oxygen reduction reaction.
publishDate 2022
dc.date.none.fl_str_mv 2022-07
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://purl.org/coar/resource_type/c_6501
info:ar-repo/semantics/articulo
format article
status_str publishedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/11336/216680
Santaya, Mariano; Jiménez, Catalina Elena; Troiani, Horacio Esteban; Carbonio, Emilia Andrea; Arce, Mauricio Damián; et al.; Tracking the nanoparticle exsolution/reoxidation processes of Ni-doped SrTi0.3Fe0.7O3−δ electrodes for intermediate temperature symmetric solid oxide fuel cells; Royal Society of Chemistry; Journal of Materials Chemistry A; 10; 29; 7-2022; 15554-15568
2050-7488
2050-7496
CONICET Digital
CONICET
url http://hdl.handle.net/11336/216680
identifier_str_mv Santaya, Mariano; Jiménez, Catalina Elena; Troiani, Horacio Esteban; Carbonio, Emilia Andrea; Arce, Mauricio Damián; et al.; Tracking the nanoparticle exsolution/reoxidation processes of Ni-doped SrTi0.3Fe0.7O3−δ electrodes for intermediate temperature symmetric solid oxide fuel cells; Royal Society of Chemistry; Journal of Materials Chemistry A; 10; 29; 7-2022; 15554-15568
2050-7488
2050-7496
CONICET Digital
CONICET
dc.language.none.fl_str_mv eng
language eng
dc.relation.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/ta/d2ta02959f/unauth#!divAbstract
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1039/D2TA02959F
dc.rights.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
eu_rights_str_mv openAccess
rights_invalid_str_mv https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
application/pdf
application/pdf
application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Royal Society of Chemistry
publisher.none.fl_str_mv Royal Society of Chemistry
dc.source.none.fl_str_mv reponame:CONICET Digital (CONICET)
instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
reponame_str CONICET Digital (CONICET)
collection CONICET Digital (CONICET)
instname_str Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
repository.name.fl_str_mv CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
repository.mail.fl_str_mv dasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.ar
_version_ 1844613971055738880
score 13.070432