非化学计量钙钛矿空气电极

表面重构增效

通过A位过量5%的非化学计量设计，在含3%水蒸气的空气中原位析出BaCoO3纳米颗粒，提高活性位点密度，增强可逆质子陶瓷燃料电池的氧还原与析氧反应活性。

王沛 · Wang, Yifei · Xingchen, Feng · Wang, Xiaoyu · Juntao, Feng · Tao, Cong · 丁锡锋

ACS Applied Materials & Interfaces 2025

具体参数

极化电阻

{'zh': '0.057', 'en': '0.057'} Ω·cm²

峰值功率密度

{'zh': '828', 'en': '828'} mW·cm⁻²

电解电流密度

{'zh': '1.80', 'en': '1.80'} A·cm⁻²

技术优势

极化电阻降19.3%

A位过量5%促进表面重构，在水蒸气中原位析出BaCoO3纳米颗粒，增加活性位点，从而降低电化学反应阻力。

功率密度高

在700 °C、含3%水蒸气的空气中，单电池峰值功率密度达828 mW·cm⁻²，表明该电极在燃料电池模式下具有优异的输出性能。

电解电流密度大

在1.3 V、700 °C、含3%水蒸气的空气中，电解电流密度达1.80 A·cm⁻²，说明该电极在电解模式下具有高效的产氢能力。

稳定运行100小时

在含3%水蒸气的空气和阶跃电位测试条件下，单电池稳定运行超过100小时，显示良好的长期耐久性。

应用场景

• 可逆燃料电池：该电极可同时用于燃料电池发电与电解模式，提高R-PCC往返效率。
• 电解制氢：在1.3 V下实现1.80 A·cm⁻²的电解电流密度，可高效制氢。
• 高温电化学储能：可逆运行使该电极适用于高温电化学储能，将电能转化为化学能存储。
• 固态氧化物电化学器件：该空气电极可与质子导体电解质匹配，用于固态氧化物电化学器件。