Probing bias-dependent electrochemical gas-solid reactions in (La xSr1-x)CoO3-δ cathode materials

Advanced Functional Materials

Volumn 23, Issue 40, 2013, Pages 5027-5036

  Kumar, Amit ^a   Ciucci, Francesco ^b   Leonard, Donovan ^a   Jesse, Stephen ^a   Biegalski, Mike ^a   Christen, Hans ^a   Mutoro, Eva ^c   Crumlin, Ethan ^c   Shao Horn, Yang ^c   Borisevich, Albina ^a   Kalinin, Sergei V ^a  

^a OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b HONG KONG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY   (Hong Kong)

^c Massachusetts Institute of Technology Cambridge   (United States)

Author keywords

cathodes; electrochemical strain; fuel cell; scanning probe microscopy

Indexed keywords

BIAS VOLTAGE; CATALYST ACTIVITY; CATHODES; COBALT COMPOUNDS; ELECTROLYTIC REDUCTION; FUEL CELLS; GRAIN BOUNDARIES; LANTHANUM COMPOUNDS; MAGNETIC HYSTERESIS; OXYGEN; OXYGEN REDUCTION REACTION; SCANNING PROBE MICROSCOPY; STRONTIUM COMPOUNDS;

ELECTROCHEMICAL ACTIVITIES; ELECTROCHEMICAL PROCESS; ELECTROCHEMICAL STRAIN; ELECTROCHEMICAL STRAIN MICROSCOPIES; ELECTROCHEMICAL TRANSFORMATION; ELECTRONIC IONIC CONDUCTORS; FIRST-ORDER REVERSAL CURVES; OXYGEN REDUCTION/EVOLUTION;

BORON COMPOUNDS;

EID: 84886415310     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201202401     Document Type: Article

References (67)

1. V. S. Bagotsky, Fuel Cells: Problems and Solutions, Wiley, New York, NY, USA 2009.
2. R. O'Hayre, S. W. Cha, W. Colella, F. B. Prinz, Fuel Cell Fundamentals, Wiley, New York, NY, USA 2009.
3. High-temperature Solid Oxide Fuel Cells: Fundamentals, Design and Applications (Eds., S. C. Singhal, K. Kendall,), Elsevier, Amsterdam 2003.
4. Apple Hydrogen Fuel Cell Battery Plans Revealed, http://www. huffingtonpost.com/2011/12/25/apple-hydrogen-battery-phone-computer-plan-n- 1169336.html (accessed December 2011).
5. A. Evans, A. Bieberle-Hutter, J. L. M. Rupp, L. J. Gauckler, J. Power Sources 2009, 194, 119.
6. 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.
7. M. Tsuchiya, B. K. Lai, S. Ramanathan, Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 282.
8. D. J. L. Brett, A. Atkinson, N. P. Brandon, S. J. Skinner, Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 1568.
9. A. J. Jacobson, Chem. Mater. 2010, 22, 660.
10. C. W. Sun, R. Hui, J. Roller, J. Solid State Electrochem. 2010, 14, 1125.
11. E. V. Tsipis, V. V. Kharton, J. Solid State Electrochem. 2008, 12, 1367.
12. J. Suntivich, H. A. Gasteiger, N. Yabuuchi, H. Nakanishi, J. B. Goodenough, Y. Shao-Horn, Nat. Chem. 2011, 3, 647.
13. J. Suntivich, K. J. May, H. A. Gasteiger, J. B. Goodenough, S. H. Yang, Science 2011, 334, 1383.
14. J. R. Wilson, W. Kobsiriphat, R. Mendoza, H. Y. Chen, J. M. Hiller, D. J. Miller, K. Thornton, P. W. Voorhees, S. B. Adler, S. A. Barnett, Nat. Mater. 2006, 5, 541.
15. M. Kubicek, A. Limbeck, T. Fromling, H. Hutter, J. Fleig, J. Electrochem. Soc. 2011, 158, B727.
16. 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.
17. J. Januschewsky, M. Ahrens, A. Opitz, F. Kubel, J. Fleig, Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 3151.
18. F. S. Baumann, J. Fleig, G. Cristiani, B. Stuhlhofer, H. U. Habermeier, J. Maier, J. Electrochem. Soc. 2007, 154, B931.
19. S. B. Adler, Chem. Rev. 2004, 104, 4791.
20. A. Kumar, F. Ciucci, A. N. Morozovska, S. V. Kalinin, S. Jesse, Nat. Chem. 2011, 3, 707.
21. D. Leonard, A. Kumar, S. Jesse, M. Biegalski, H. Christen, E. Mutoro, E. Crumlin, Y. Shao-Horn, S. V. Kalinin, A. Borisevich, Adv. Energy Mater. 2013, DOI: 10.1002/aenm.201200681.
22. E. Mutoro, E. J. Crumlin, M. D. Biegalski, H. M. Christen, Y. Shao-Horn, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3689.
23. N. Balke, S. Jesse, Y. Kim, L. Adamczyk, A. Tselev, I. N. Ivanov, N. J. Dudney, S. V. Kalinin, Nano Lett. 2010, 10, 3420.
24. 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.
25. A. N. Morozovska, E. A. Eliseev, N. Balke, S. V. Kalinin, J. Appl. Phys. 2010, 108, 053712.
26. A. N. Morozovska, E. A. Eliseev, S. V. Kalinin, Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 222906.
27. A. N. Morozovska, E. A. Eliseev, S. L. Bravina, F. Ciucci, G. S. Svechnikov, L.-Q. Chen, S. V. Kalinin, J. Appl. Phys. 2012, 111, 014107.
28. A. N. Morozovska, E. A. Eliseev, S. V. Kalinin, J. Appl. Phys. 2012, 111, 011114.
29. A. N. Morozovska, E. A. Eliseev, G. S. Svechnikov, S. V. Kalinin, Phys. Rev. B 2011, 84, 045402.
30. A. N. Morozovska, E. A. Eliseev, S. L. Bravina, S. V. Kalinin, Phys. Rev. B 2007, 75, 174109.
31. S. V. Kalinin, B. J. Rodriguez, S. H. Kim, S. K. Hong, A. Gruverman, E. A. Eliseev, Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 152906.
32. S. V. Kalinin, S. Jesse, B. J. Rodriguez, J. Shin, A. P. Baddorf, H. N. Lee, A. Borisevich, S. J. Pennycook, Nanotechnology 2006, 17, 3400.
33. S. Jesse, S. Guo, A. Kumar, B. J. Rodriguez, R. Proksch, S. V. Kalinin, Nanotechnology 2010, 21, 405703.
34. S. Jesse, S. V. Kalinin, J. Phys. D Appl. Phys. 2011, 44, 464006.
35. S. Jesse, S. V. Kalinin, R. Proksch, A. P. Baddorf, B. J. Rodriguez, Nanotechnology 2007, 18, 435503.
36. S. Guo, O. S. Ovchinnikov, M. E. Curtis, M. B. Johnson, S. Jesse, S. V. Kalinin, J. Appl. Phys. 2010, 108, 084103.
37. S. Jesse, P. Maksymovych, S. V. Kalinin, Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 112903.
38. S. Guo, S. Jesse, S. Kalnaus, N. Balke, C. Daniel, S. V. Kalinin, J. Electrochem. Soc. 2011, 158, A982.
39. N. Balke, S. Jesse, Y. Kim, L. Adamczyk, I. N. Ivanov, N. J. Dudney, S. V. Kalinin, ACS Nano 2010, 4, 7349.
40. S. Jesse, H. N. Lee, S. V. Kalinin, Rev. Sci. Instrum. 2006, 77, 073702.
41. S. V. Kalinin, A. N. Morozovska, L. Q. Chen, B. J. Rodriguez, Rep. Prog. Phys. 2010, 73, 056502.
42. I. D. Mayergoyz, Mathematical Models of Hysteresis and Their Applications, Elsevier, New York, NY, USA 2003.
43. J. Fleig, Solid State Ionics 2003, 161, 279.
44. A. Sawa, Mater. Today 2008, 11, 28.
45. D. B. Strukov, G. S. Snider, D. R. Stewart, R. S. Williams, Nature 2008, 453, 80.
46. T. Tsuruoka, K. Terabe, T. Hasegawa, M. Aono, Nanotechnology 2010, 21, 425205.
47. R. Waser, M. Aono, Nat. Mater. 2007, 6, 833.
48. R. Waser, R. Dittmann, G. Staikov, K. Szot, Adv. Mater. 2009, 21, 2632.
49. J. J. Yang, F. Miao, M. D. Pickett, D. A. A. Ohlberg, D. R. Stewart, C. N. Lau, R. S. Williams, Nanotechnology 2009, 20, 215201.
50. W. Jiang, M. Noman, Y. M. Lu, J. A. Bain, P. A. Salvador, M. Skowronski, J. Appl. Phys. 2011, 110, 054514.
51. D. Lee, A. Yoon, S. Y. Jang, J. G. Yoon, J. S. Chung, M. Kim, J. F. Scott, T. W. Noh, Phys. Rev. Lett. 2011, 107, 057602.
52. H. T. Yi, T. Choi, S. G. Choi, Y. S. Oh, S. W. Cheong, Adv. Mater. 2011, 23, 3403.
53. F. Ciucci, Y. Hao, D. G. Goodwin, Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 11243.
54. M. H. R. Lankhorst, H. J. M. Bouwmeester, J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 1261.
55. M. H. R. Lankhorst, H. J. M. Bouwmeester, H. Verweij, J. Solid State Chem. 1997, 133, 555.
56. M. H. R. Lankhorst, H. J. M. Bouwmeester, H. Verweij, Solid State Ionics 1997, 96, 21.
57. J. Maier, Solid State Ionics 1998, 112, 197.
58. J. Fleig, J. Jamnik, J. Electrochem. Soc. 2005, 152, E138.
59. W. Lai, S. M. Haile, J. Am. Ceramic Soc. 2005, 88, 2979.
60. J. Fleig, Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 2027.
61. J. Fleig, R. Merkle, J. Maier, Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 2713.
62. D. S. Mebane, M. Liu, J. Solid State Electrochem. 2007, 10, 575.
63. S. B. Adler, X. Y. Chen, J. R. Wilson, J. Catal. 2007, 245, 91.
64. S. C. Brenner, L. G. Scott, The Mathematical Theory of Finite Element Methods, Vol. 15, Springer-Verlag, New York, NY, USA 2000.
65. nd ed., New York, USA 2000.
66. M. Sogaard, P. V. Hendriksen, M. Mogensen, F. W. Poulsen, E. Skou, Solid State Ionics 2006, 177, 3285.
67. A. V. Berenov, A. Atkinson, J. A. Kilner, E. Bucher, W. Sitte, Solid State Ionics 2010, 181, 819.