无钴复合氧电极

可逆质子陶瓷电池

通过质子导体掺入，协同解决无钴氧电极的电化学活性与热机械兼容性权衡，提升可逆质子陶瓷燃料电池的耐久性。

Chao, Sun · Hesheng, Zheng · Juntao, Feng · 杨恺 · Yongsheng, Fang · 丁锡锋

Journal of Power Sources 2026

具体参数

极化电阻

{'zh': '0.14', 'en': '0.14'} Ω cm²

质子扩散系数

{'zh': '3.81 × 10−5', 'en': '3.81 × 10−5'} cm² s⁻¹

电解模式电流密度

{'zh': '1.34', 'en': '1.34'} A cm⁻²

峰值功率密度

{'zh': '0.54', 'en': '0.54'} W cm⁻²

技术优势

同步提升活性与耐久

通过引入质子导体相，扩大三相界面并加速离子传输，使电极在保持无钴的前提下打破电化学–热机械权衡。

长期运行不失效

在650 °C下100小时运行及0.5–1.7 V电压循环中保持稳定，电极与电解质结合牢固。

质子传输更高效

质子扩散系数比纯PBFN提高67%，达到3.81×10⁻⁵ cm² s⁻¹，有利于电解和燃料电池模式运行。

应用场景

• 可逆质子陶瓷燃料电池：作为氧电极，突破活性与耐久权衡，显著提升可逆电池性能。
• 氢能存储与转化：高效双模式运行，实现氢能与电能的可逆转化。
• 中温电解制氢：在700 °C下实现1.34 A cm⁻²电解电流，可用于中温制氢。
• 电化学能源器件：无钴、稳定的电极材料，适用于高效电化学器件。