原位纳米结构化钙钛矿阴极

催化活性提升2.8倍

微秒级热应变策略同时在表面形成柔性纳米簇层和在体相拓宽离子迁移通道，协同提升固态氧化物燃料电池阴极的催化活性与离子电导率。

庞胜利 · Hao, Lou · Yaozheng, Qian · Xudong, He · Xu, Kaijie · Qiangsheng, Xiao · Peijie, Zhang · Yifei, Gao · Junyi, Xu · Zheng, Huo · Liu, Yang · Yunhao, Cui · Wang, Limei · Jing, Wu · Houkun, Hua · 唐丽永 · 杨娟 · Chen, Chonglin

Applied Catalysis B: Environmental 2026

参数信息

催化活性提升倍数

2.8 ×

离子电导率提升倍数

12.5 ×

面积比电阻降低率

60.5 %

峰值功率密度提升倍数

2.5 ×

纳米簇层厚度

3 nm

技术优势

微秒级快速处理

热冲击在微秒级时间内完成表面纳米结构化，避免了长时间高温处理对体相的破坏，大幅缩短制备周期。

催化活性显著提升

表面形成 1–3 nm 柔性纳米簇层，将氧还原反应活性区域从颗粒表面扩展到整个纳米层，催化活性提升约 2.8 倍。

离子电导率提升一个数量级

热应变驱动 Pr/Ba 梯度互混和晶格膨胀，拓宽氧离子迁移通道，离子电导率提升约 12.5 倍。

长时稳定性优异

表面纳米结构和体相改性协同作用，使器件在长期运行中保持性能，面积比电阻降低 60.5%，峰值功率密度提高 2.5 倍。

应用场景

• 固体氧化物燃料电池：直接用作高性能 SOFC 阴极材料，提升功率密度与耐久性。
• 氧化物阴极：为钙钛矿氧化物阴极提供微秒级表面纳米化改性方法。
• 电催化氧还原：拓宽氧还原反应活性区域，提升电催化氧还原动力学。
• 能源转换器件：作为高效阴极组件集成到能源转换器件中，提高整体效率。