Nanoscale probing of voltage activated oxygen reduction/evolution reactions in nanopatterned (LaxSr1-x)CoO3-δ cathodes

Advanced Energy Materials

Volumn 3, Issue 6, 2013, Pages 788-797

  Leonard, Donovan N ^a   Kumar, Amit ^a   Jesse, Stephen ^a   Biegalski, Michael D ^a   Christen, Hans M ^a   Mutoro, Eva ^b   Crumlin, Ethan J ^b   Shao Horn, Yang ^b   Kalinin, Sergei V ^a   Borisevich, Albina Y ^a  

^a OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b Massachusetts Institute of Technology Cambridge   (United States)

Author keywords

cobaltites; electrochemical strain microscopy; oxygen vacancy ordering; scanning transmission electron microscopy; solid oxide fuel cells

Indexed keywords

COBALTITES; DEGREE OF TRANSFORMATION; ELECTROCATALYTIC ACTIVITY; ELECTROCHEMICAL STRAIN MICROSCOPIES; ELECTROCHEMICAL TRANSFORMATION; OXYGEN REDUCTION/EVOLUTION; OXYGEN VACANCY ORDERINGS; SCANNING TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY; ELECTROCHEMICAL PROCESS; IRREVERSIBLE PROCESS; SURFACE DEFORMATION;

COBALT COMPOUNDS; ELECTRON ENERGY LOSS SPECTROSCOPY; LINEAR TRANSFORMATIONS; MATHEMATICAL TRANSFORMATIONS; OXYGEN; SOLID OXIDE FUEL CELLS (SOFC); STATISTICAL MECHANICS; TRANSMISSION ELECTRON MICROSCOPY;

BIAS VOLTAGE;

EID: 84878651681     PISSN: 16146832     EISSN: 16146840     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/aenm.201200681     Document Type: Article

References (63)

1. S.C. Singhal, K. Kendall, High-temperature Solid Oxide Fuel Cells: Fundamentals, Design and Applications, Elsevier, Oxford 2003.
2. N. Q. Minh, J. Am. Ceram. Soc. 1993, 76, 563.
3. R. M. Ormerod, Chem. Soc. Rev. 2003, 32, 17.
4. V. S. Bagotsky, Fuel Cells: Problems and Solutions, John Wiley & Sons, Hoboken NY, 2009.
5. E. D. Wachsman, K. T. Lee, Science 2011, 334, 935.
6. S. B. Adler, Chem. Rev. 2004, 104, 4791.
7. J. Suntivich, K. J. May, H. A. Gasteiger, J. B. Goodenough, S. H. Yang, Science 2011, 334, 1383.
8. J. Suntivich, H. A. Gasteiger, N. Yabuuchi, H. Nakanishi, J. B. Goodenough, Y. Shao-Horn, Nat. Chem. 2011, 3, 546.
9. C. J. Zhang, M. E. Grass, A. H. McDaniel, S. C. DeCaluwe, F. El Gabaly, Z. Liu, K. F. McCarty, R. L. Farrow, M. A. Linne, Z. Hussain, G. S. Jackson, H. Bluhm, B. W. Eichhorn, Nat. Mater. 2010, 9, 944.
10. E. Konysheva, J. T. S. Irvine, Chem. Mater. 2011, 23, 1841.
11. P. R. Shearing, R. S. Bradley, J. Gelb, S. N. Lee, A. Atkinson, P. J. Withers, N. P. Brandon, Electrochem. Solid State Lett. 2011, 14, B117.
12. Z. H. Cai, Y. Kuru, J. W. Han, Y. Chen, B. Yildiz, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 17696.
13. J. S. Hardy, J. W. Templeton, D. J. Edwards, Z. G. Lu, J. W. Stevenson, J. Power Sources 2012, 198, 76.
14. M. Kubicek, A. Limbeck, T. Fromling, H. Hutter, J. Fleig, J. Electrochem. Soc. 2011, 158, B727.
15. J. Januschewsky, M. Ahrens, A. Opitz, F. Kubel, J. Fleig, Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 3151.
16. E. Mutoro, E. J. Crumlin, H. Pöpke, B. Luerssen, M. Amati, M. K. Abyaneh, M. D. Biegalski, H. M. Christen, L. Gregoratti, J. Janek, Y. Shao-Horn, J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 40.
17. F. S. Baumann, J. Fleig, M. Konuma, U. Starke, H. U. Habermeier, J. Maier, J. Electrochem. Soc. 2005, 152, A2074.
18. W. Zhou, Z. P. Shao, F. L. Liang, Z. G. Chen, Z. H. Zhu, W. Q. Jin, N. P. Xu, J. Mater. Chem. 2011, 21, 15343.
19. A. Razniak, M. Dudek, P. Tomczyk, Catal. Today 2011, 176, 41.
20. A. Kumar, F. Ciucci, A. N. Morozovska, S. V. Kalinin, S. Jesse, Nat. Chem. 2011, 3, 707.
21. N. Balke, S. Jesse, A. N. Morozovska, E. Eliseev, D. W. Chung, Y. Kim, L. Adamczyk, R. E. Garcia, N. Dudney, S. V. Kalinin, Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 749.
22. N. Balke, S. Jesse, Y. Kim, L. Adamczyk, A. Tselev, I. N. Ivanov, N. J. Dudney, S. V. Kalinin, Nano Lett. 2010, 10, 3420.
23. S. Guo, S. Jesse, S. Kalnaus, N. Balke, C. Daniel, S. V. Kalinin, J. Electrochem. Soc. 2011, 158, A982.
24. A. N. Morozovska, E. A. Eliseev, N. Balke, S. V. Kalinin, J. Appl. Phys. 2010, 108, 053712.
25. A. Kumar, unpublished.
26. S. B. Adler, J. Am. Ceram. Soc. 2001, 84, 2117.
27. A. N. Morozovska, E. A. Eliseev, A. K. Tagantsev, S. L. Bravina, L. Q. Chen, S. V. Kalinin, Phys. Rev. B 2011, 83, 195313.
28. S. Jesse, S. V. Kalinin, J. Phys. D-Appl. Phys. 2011, 44, 464006.
29. S. Jesse, S. V. Kalinin, R. Proksch, A. P. Baddorf, B. J. Rodriguez, Nanotechnology 2007, 18, 435503.
30. A. N. Morozovska, E. A. Eliseev, S. V. Kalinin, Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 222906.
31. N. Balke, S. Jesse, Y. Kim, L. Adamczyk, I. N. Ivanov, N. J. Dudney, S. V. Kalinin, Acs Nano 2010, 4, 7349.
32. T. M. Arruda, A. Kumar, S. V. Kalinin, S. Jesse, Nano Lett. 2011, 11, 4161.
33. M. Lee, R. O'Hayre, F. B. Prinz, T. M. Gur, Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 3552.
34. R. Garcia, R. V. Martinez, J. Martinez, Chem. Soc. Rev. 2006, 35, 29.
35. R. Garcia, N. S. Losilla, J. Martinez, R. V. Martinez, F. J. Palomares, Y. Huttel, M. Calvaresi, F. Zerbetto, Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 143110.
36. Y. Kim, A. Kumar, A. Tselev, I. I. Kravchenko, H. Han, I. Vrejoiu, W. Lee, D. Hesse, M. Alexe, S. V. Kalinin, S. Jesse, ACS Nano 5, 9104.
37. M. Kopycinska-Muller, R. H. Geiss, J. Muller, D. C. Hurley, Nanotechnology 2005, 16, 703.
38. D. C. Hurley, K. Shen, N. M. Jennett, J. A. Turner, J. Appl. Phys. 2003, 94, 2347.
39. J. A. Turner, S. Hirsekorn, U. Rabe, W. Arnold, J. Appl. Phys. 1997, 82, 966.
40. S. Hirsekorn, U. Rabe, W. Arnold, Nanotechnology 1997, 8, 57.
41. U. Rabe, K. Janser, W. Arnold, Rev. Sci. Instrum. 1996, 67, 3281.
42. A. Gruverman, A. Kholkin, Rep. Prog. Phys. 2006, 69, 2443.
43. A. Gruverman, O. Auciello, H. Tokumoto, Ann. Rev. Mater. Sci. 1998, 28, 101.
44. N. Balke, I. Bdikin, S. V. Kalinin, A. L. Kholkin, J. Am. Ceram. Soc. 2009, 92, 1629.
45. J. P. Cleveland, B. Anczykowski, A. E. Schmid, V. B. Elings, Appl. Phys. Lett. 1998, 72, 2613.
46. J. Tamayo, R. Garcia, Appl. Phys. Lett. 1998, 73, 2926.
47. R. Garcia, R. Perez, Surf. Sci. Rep. 2002, 47, 197.
48. J. P. Killgore, D. G. Yablon, A. H. Tsou, A. Gannepalli, P. A. Yuya, J. A. Turner, R. Proksch, D. C. Hurley, Langmuir 2011, 27, 13983.
49. A. Gannepalli, D. G. Yablon, A. H. Tsou, R. Proksch, Nanotechnology 2011, 22, 355705.
50. A. Kumar, O. S. Ovchinnikov, H. Funakubo, S. Jesse, S. V. Kalinin, Appl. Phys. Lett. 2011, 98, 202903.
51. T. G. Parsons, H. D'Hondt, J. Hadermann, M. A. Hayward, Chem. Mater. 2009, 21, 5527.
52. S. J. Pennycook, M. Varela, A. R. Lupini, M. P. Oxley, M. F. Chisholm, J. Electron Microsc. 2009, 58, 87.
53. O. L. Krivanek, M. F. Chisholm, V. Nicolosi, T. J. Pennycook, G. J. Corbin, N. Dellby, M. F. Murfitt, C. S. Own, Z. S. Szilagyi, M. P. Oxley, S. T. Pantelides, S. J. Pennycook, Nature 2010, 464, 571.
54. S. J. Pennycook, M. F. Chisholm, A. R. Lupini, M. Varela, K. van Benthem, A. Y. Borisevich, M. P. Oxley, W. Luo, S. T. Pantelides, in Advances in Imaging and Electron Physics, Vol 153, Vol. 153 (Ed:, P. W. Hawkes,), Elsevier Academic Press Inc, San Diego 2008, 327.
55. R. F. Klie, Y. Ito, S. Stemmer, N. S. Browning, Ultramicroscopy 2001, 86, 289.
56. J. Gazquez, W. D. Luo, M. P. Oxley, M. Prange, M. A. Torija, M. Sharma, C. Leighton, S. T. Pantelides, S. J. Pennycook, M. Varela, Nano Lett. 2011, 11, 973.
57. E. V. Tsipis, E. N. Naumovich, M. V. Patrakeev, A. A. Yaremchenko, I. P. Marozau, A. V. Kovalevsky, J. C. Waerenborgh, V. V. Kharton, Solid State Ionics 2011, 192, 42.
58. E. Mutoro, E. J. Crumlin, M. D. Biegalski, H. M. Christen, Y. Shao-Horn, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3689.
59. J. Fleig, Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 3144.
60. W. Jiang, M. Noman, Y. M. Lu, J. A. Bain, P. A. Salvador, M. Skowronski, J. Appl. Phys. 2011, 110, 034509.
61. H. T. Yi, T. Choi, S. G. Choi, Y. S. Oh, S. W. Cheong, Adv. Mater. 2011, 23, 3403.
62. G. J. la O, S. J. Ahn, E. Crumlin, Y. Orikasa, M. D. Biegalski, H. M. Christen, Y. Shao-Horn, Angew. Chem.-Int. Ed. 2010, 49, 5344.
63. E. J. Crumlin, E. Mutoro, S. J. Ahn, G. J. la O, D. N. Leonard, A. Borisevich, M. D. Biegalski, H. M. Christen, Y. Shao-Horn, J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 3149.