Article 2:

In situ optical measurements of solid oxide fuel cell electrode surfaces, and probing the oxidation of solid oxide fuel cell anodes using in situ Raman spectroscopy

Brightman, E.; Maher, R.; Offer, G.J.; Duboviks, V.; Heck, C.; Cohen, L.F.; Brandon, N.P. [2]

固體氧化物燃料電池電極表面的原位光學測量及使用原位拉曼光譜探測固體氧化物燃料電池陽極的氧化

本文設計了一種微型加熱平台，用於固態氧化物燃料電池（SOFC）電極表面的原位光學測量。目的是利用原位和操作中的拉曼光譜，全面研究SOFC陽極的氧化過程。所提出的光學電池原型配置提供了結合電化學和光學光譜測量的機會，以高度詳細地研究電化學過程。

增強對電化學反應機制的理解對於解決固態氧化物燃料電池（SOFC）陽極在耐久性和雜質耐受性方面的重大挑戰至關重要。主要關注點包括碳沉積、硫中毒和氧化還原循環，作為陽極降解的主要原因。本文對Ni-CGO陶瓷金屬電極在還原過程中的氧化狀態進行了初步研究。在還原過程中，連續收集以NiO特徵帶為中心的拉曼光譜，以監測表面NiO的氧化狀態。同時，也監測了電池的開路電位（OCP），並與積分的NiO拉曼帶強度進行疊加。

首先，NiO帶的強度在初始電化學還原期間呈現出增加趨勢。隨後，該帶迅速消失，緊隨電化學電位的急劇下降。OCP受工作電極處H2/H2O和對電極處O2/O2−之間氧化還原反應平衡的影響。一旦在陽極建立了導電路徑，反應達到平衡，標誌著觀察到的OCP急劇下降。此外，結果表明，導電路徑的形成先於電極中NiO的完全還原。

本文描述的與拉曼光譜結合的新設備在包括反應動力學和機制研究在內的廣泛實驗中具有巨大潛力。

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Ref.
[2] Brightman, E., Maher, R., Offer, G. J., Duboviks, V., Heck, C., Cohen, L. F., & Brandon, N. P. (2012). Designing a miniaturised heated stage for in situ optical measurements of solid oxide fuel cell electrode surfaces, and probing the oxidation of solid oxide fuel cell anodes using in situ Raman spectroscopy. Review of Scientific Instruments, 83(5).