Abstrak
Sel bahan bakar oksida padat amonia langsung (DA-SOFC) menawarkan jalur yang menjanjikan untuk pemanfaatan bahan bakar amonia bebas karbon yang efisien. Namun, nitridasi anoda cermet berbasis nikel dalam amonia menyebabkan pengasaran mikrostruktur yang cepat, yang menyebabkan masalah ketahanan. Di sini, anoda nanokomposit Ni-Gd 0,1 Ce 0,9 O 1,95 (NiFe-GDC) yang dimodifikasi Fe dan toleran terhadap amonia yang efisien dikembangkan dengan menggabungkan proses sintesis perakitan mandiri dengan teknik fabrikasi elektroda bebas sintering. Oksida nanokomposit yang disintesis merakit diri menjadi beberapa fase, dengan GDC tumbuh dengan kuat pada nanopartikel NiO dan NiFe 2 O 4 yang telah dibentuk sebelumnya , yang kemudian dipadu secara in situ dalam atmosfer pereduksi untuk membentuk struktur enkapsulasi NiFe@GDC yang unik dengan interaksi logam-oksida yang kuat. Nanokomposit NiFe-GDC ini tidak hanya menyediakan banyak situs aktif untuk dekomposisi amonia dan oksidasi elektrokimia, tetapi juga menunjukkan ketahanan yang luar biasa terhadap nitridasi dan pengasaran mikrostruktur. Perhitungan teori fungsi kerapatan mengungkapkan bahwa paduan NiFe yang terbentuk in situ menurunkan hambatan energi untuk penyerapan dan dehidrogenasi amonia sekaligus meningkatkan proses desorpsi nitrogen. DA-SOFC yang didukung elektrolit dengan anoda nanokomposit NiFe-GDC mencapai kerapatan daya puncak 0,61 W cm −2 pada 800 °C dan menunjukkan stabilitas operasional yang luar biasa selama 100 jam. Karya ini menawarkan wawasan baru ke dalam pengembangan anoda nanokomposit berbasis nikel yang aktif dan tahan lama untuk DA-SOFC.