journal article·2012-08-28

The evolution of low temperature solid oxide fuel cells

Kang Taek Lee, Hee Sung Yoon, Eric D. Wachsman

Journal of Materials Research· Volume 27· Issue 16
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Abstract

Low temperature solid oxide fuel cells (SOFCs) are a promising solution to revolutionize stationary, transportation, and personal power energy conversion efficiency. Through investigation of fundamental conduction mechanisms, we have developed the highest conductivity solid electrolyte, stabilized bismuth oxide (Dy0.08W0.04Bi0.88O0.36). To overcome its inherent thermodynamic instability in the anode environment, we invented a functionally graded bismuth oxide/ceria bilayered electrolyte. For compatibility with this bilayared electrolyte, we developed high performance bismuth ruthenate–bismuth oxide composite cathodes. Finally, these components were integrated into an anode-supported cell with an anode functional layer, resulting in an exceptionally high power density of ∼2 W/cm2at moderate temperatures (650 °C) and sufficient power down to 300–400 °C for most applications. Moreover, because SOFCs can operate on conventional fuels, these low temperature SOFCs provide one of the most efficient energy conversion technologies available without relying on a hydrogen infrastructure.
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Research context

OpenAlex topics: Advancements in Solid Oxide Fuel Cells · Electronic and Structural Properties of Oxides · Catalysis and Oxidation Reactions

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Show source-provided references
1. 10.1149/1.183736010.1149/1.1837360 ↗
2. 10.1111/j.1151-2916.2000.tb01498.x10.1111/j.1151-2916.2000.tb01498.x ↗
3. 10.1016/j.ssi.2009.12.01110.1016/j.ssi.2009.12.011 ↗
4. 10.1016/S0378-7753(03)00814-010.1016/S0378-7753(03)00814-0 ↗
5. 10.1007/s11581-006-0010-x10.1007/s11581-006-0010-x ↗
6. 10.1149/1.280679210.1149/1.2806792 ↗
7. 10.1016/j.ssi.2007.07.00610.1016/j.ssi.2007.07.006 ↗
8. 10.1007/s11581-009-0402-910.1007/s11581-009-0402-9 ↗
9. 10.1016/j.jpowsour.2006.10.08710.1016/j.jpowsour.2006.10.087 ↗
10. 10.1111/j.1151-2916.1999.tb02202.x10.1111/j.1151-2916.1999.tb02202.x ↗
11. 10.1002/adma.20080242810.1002/adma.200802428 ↗
12. 10.1016/0167-2738(94)00182-R10.1016/0167-2738(94)00182-R ↗
13. 10.1016/0167-2738(96)00287-110.1016/0167-2738(96)00287-1 ↗
14. 10.1149/1.276982710.1149/1.2769827 ↗
15. 10.1007/BF0093734210.1007/BF00937342 ↗
16. 10.1016/j.jpowsour.2012.01.04010.1016/j.jpowsour.2012.01.040 ↗
17. 10.1016/S0167-2738(02)00131-510.1016/S0167-2738(02)00131-5 ↗
18. 10.1016/S0167-2738(01)00698-110.1016/S0167-2738(01)00698-1 ↗
19. 10.1016/j.actamat.2009.08.07210.1016/j.actamat.2009.08.072 ↗
20. 10.1016/j.actamat.2003.08.00410.1016/j.actamat.2003.08.004 ↗
21. 10.1007/BF0032344610.1007/BF00323446 ↗
22. 10.1149/1.311098310.1149/1.3110983 ↗
23. 10.1149/1.349583910.1149/1.3495839 ↗
24. 10.1016/S0167-2738(98)00142-810.1016/S0167-2738(98)00142-8 ↗
25. 10.1007/BF0163726910.1007/BF01637269 ↗
26. 10.1039/b612060c10.1039/b612060c ↗
27. 10.1016/0167-2738(96)00149-X10.1016/0167-2738(96)00149-X ↗
28. 10.1149/1.315851310.1149/1.3158513 ↗
29. 10.1016/S0167-2738(99)00319-710.1016/S0167-2738(99)00319-7 ↗
30. 10.1149/1.296052810.1149/1.2960528 ↗
31. 10.1149/1.183739010.1149/1.1837390 ↗
32. 10.1016/j.jpowsour.2009.09.00910.1016/j.jpowsour.2009.09.009 ↗
33. 10.1016/j.jpowsour.2009.04.03110.1016/j.jpowsour.2009.04.031 ↗
34. 10.1073/pnas.050953710310.1073/pnas.0509537103 ↗
35. 10.1016/S0167-2738(02)00291-610.1016/S0167-2738(02)00291-6 ↗
36. 10.1038/3500504010.1038/35005040 ↗
37. 10.1007/BF0105916910.1007/BF01059169 ↗
38. 10.1016/j.ceramint.2003.12.01810.1016/j.ceramint.2003.12.018 ↗
39. 10.1007/s11581-008-0289-x10.1007/s11581-008-0289-x ↗
40. 10.1016/j.elecom.2009.03.01010.1016/j.elecom.2009.03.010 ↗
41. 10.1016/0167-2738(92)90102-U10.1016/0167-2738(92)90102-U ↗
42. 10.1126/science.117481110.1126/science.1174811 ↗
43. 10.1107/S0365110X6500013010.1107/S0365110X65000130 ↗
44. 10.1016/S0167-2738(96)00525-510.1016/S0167-2738(96)00525-5 ↗
45. 10.1002/zaac.1978444011810.1002/zaac.19784440118 ↗
46. 10.1126/science.120409010.1126/science.1204090 ↗
47. 10.1002/fuce.20090000510.1002/fuce.200900005 ↗
48. 10.1016/0025-5408(94)90020-510.1016/0025-5408(94)90020-5 ↗
49. 10.1111/j.1151-2916.1974.tb10911.x10.1111/j.1151-2916.1974.tb10911.x ↗
50. 10.1107/S056773947600155110.1107/S0567739476001551 ↗
51. 10.1016/j.jssc.2009.02.01910.1016/j.jssc.2009.02.019 ↗
52. 10.1016/0167-2738(96)00280-910.1016/0167-2738(96)00280-9 ↗
53. 10.1149/1.139156610.1149/1.1391566 ↗
54. 10.1007/BF0237546010.1007/BF02375460 ↗
55. Ionic and electronic conduction of oxygen ion conductors in the Bi2O3-Y2O3 system10.1016/0167-2738(84)90047-X ↗
56. 10.1016/0254-0584(87)90142-810.1016/0254-0584(87)90142-8 ↗
57. 10.1021/cr020724o10.1021/cr020724o ↗
58. 10.1039/C1EE02445K10.1039/C1EE02445K ↗
59. 10.1023/A:100485301934910.1023/A:1004853019349 ↗
60. Solid state oxygen kinetics in Er2O3 stabilized Bi2O3
61. 10.1021/cm051665910.1021/cm0516659 ↗
62. 10.1016/0167-2738(92)90107-Z10.1016/0167-2738(92)90107-Z ↗
63. 10.1016/S0167-2738(00)00792-X10.1016/S0167-2738(00)00792-X ↗
64. 10.1016/S0955-2219(03)00509-010.1016/S0955-2219(03)00509-0 ↗
65. 10.1149/1.295254210.1149/1.2952542 ↗
66. Effect of annealing temperature and dopant concentration on the conductivity behavior in (DyO1.5)x-(WO3)y-(BiO1.5)1-x-y10.1111/j.1551-2916.2009.03541.x ↗
67. 10.1149/1.327650310.1149/1.3276503 ↗
68. 10.1016/j.ssi.2004.04.03910.1016/j.ssi.2004.04.039 ↗
69. 10.1007/BF0102224610.1007/BF01022246 ↗
70. 10.1016/j.elecom.2009.05.04110.1016/j.elecom.2009.05.041 ↗
71. 10.1038/3510462010.1038/35104620 ↗
72. 10.1016/0022-4596(76)90047-510.1016/0022-4596(76)90047-5 ↗
73. X-ray studies on bismuth trioxide
74. 10.1016/j.jpowsour.2006.08.02410.1016/j.jpowsour.2006.08.024 ↗
75. About bismuth oxides. III. The crystal structure of the high-temperature modification of bismuth (III) oxide (δ-Bi2O3)
76. 10.1111/j.1551-2916.2008.02463.x10.1111/j.1551-2916.2008.02463.x ↗
77. 10.1016/j.ssi.2006.08.01410.1016/j.ssi.2006.08.014 ↗
78. 10.1063/1.279472510.1063/1.2794725 ↗
79. 10.1016/j.jpowsour.2010.10.03410.1016/j.jpowsour.2010.10.034 ↗
80. 10.1016/S0167-2738(02)00405-810.1016/S0167-2738(02)00405-8 ↗
81. 10.1016/j.ssi.2007.12.06910.1016/j.ssi.2007.12.069 ↗
82. 10.1126/science.112587710.1126/science.1125877 ↗
83. 10.1016/j.jpowsour.2009.03.03510.1016/j.jpowsour.2009.03.035 ↗
84. 10.1016/S0167-2738(02)00116-910.1016/S0167-2738(02)00116-9 ↗
85. Performance of lower temperature solid oxide fuel cells operating on reformed hydrocarbon fuels
86. 10.1016/S0378-7753(01)01037-010.1016/S0378-7753(01)01037-0 ↗
87. 10.1146/annurev.matsci.33.022802.09412210.1146/annurev.matsci.33.022802.094122 ↗
88. 10.1016/S0167-2738(01)00871-210.1016/S0167-2738(01)00871-2 ↗
89. 10.1016/S0167-2738(01)00997-310.1016/S0167-2738(01)00997-3 ↗
90. 10.1016/j.elecom.2008.10.01010.1016/j.elecom.2008.10.010 ↗
91. 10.1149/1.204860610.1149/1.2048606 ↗
92. 10.1149/1.137221910.1149/1.1372219 ↗
93. 10.1038/nmat166810.1038/nmat1668 ↗
94. 10.1149/1.279467210.1149/1.2794672 ↗
95. 10.1016/j.ssi.2008.10.01710.1016/j.ssi.2008.10.017 ↗
96. 10.1017/S143192760909009610.1017/S1431927609090096 ↗
97. 10.1016/j.jpowsour.2009.09.07410.1016/j.jpowsour.2009.09.074 ↗
98. 10.1149/1.333056810.1149/1.3330568 ↗
99. 10.1038/nature0286310.1038/nature02863 ↗
100. 10.1149/1.186609310.1149/1.1866093 ↗