用于可逆固体氧化物燃料电池的新型B位高熵空气电极材料

可逆固体氧化物燃料电池（Reversible Solid Oxide Cells，R-SOCs）在可再生能源存储和利用方面极具应用潜力，但其运行效率受到空气电极催化活性和工作稳定性限制。本文提出了一种新型高熵空气电极材料PrBa0.8Ca0.2Fe0.4Co0.4Ni0.4Cu0.4Y0.4O6-δ（PBC-FCNCY），在传统双钙钛矿氧化物PrBa0.8Ca0.2Co2O6-δ（PBCC）的B位引入多元素协同作用，既提升了材料的稳定性，又保持了优异的电化学性能。X射线衍射（X-ray Diffraction，XRD）、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，...

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Published inHé jìshu Vol. 48
Main Authors 夏 梓汀, 张 宇轩, 王 建强, 张 林娟
Format Journal Article
LanguageChinese
Published Science Press 01.06.2025
Subjects
双钙钛矿
可逆固体氧化物燃料电池
空气电极
高熵
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ISSN0253-3219
DOI10.11889/j.0253-3219.2025.hjs.48.250078

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Abstract 可逆固体氧化物燃料电池（Reversible Solid Oxide Cells，R-SOCs）在可再生能源存储和利用方面极具应用潜力，但其运行效率受到空气电极催化活性和工作稳定性限制。本文提出了一种新型高熵空气电极材料PrBa0.8Ca0.2Fe0.4Co0.4Ni0.4Cu0.4Y0.4O6-δ（PBC-FCNCY），在传统双钙钛矿氧化物PrBa0.8Ca0.2Co2O6-δ（PBCC）的B位引入多元素协同作用，既提升了材料的稳定性，又保持了优异的电化学性能。X射线衍射（X-ray Diffraction，XRD）、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）、能量色散X射线光谱（Energy Dispersive Spectroscopy，EDS）等表征结果表明，高熵结构优化了材料的晶体结构和微观形貌。电化学测试显示，PBC-FCNCY空气电极在700 °C下燃料电池模式的峰值功率密度达到1 105 mW·cm-2。在电解模式下，1.3 V电压下的电流密度达到-1 418 mA·cm-2，均优于同一条件下的PBCC空气电极。此外，PBC-FCNCY空气电极在燃料电池模式下稳定运行超过110 h，在循环模式下超过85 h，表现出优异的电催化活性和良好的结构稳定性，展现了其在R-SOCs中的应用潜力。
AbstractList 可逆固体氧化物燃料电池（Reversible Solid Oxide Cells，R-SOCs）在可再生能源存储和利用方面极具应用潜力，但其运行效率受到空气电极催化活性和工作稳定性限制。本文提出了一种新型高熵空气电极材料PrBa0.8Ca0.2Fe0.4Co0.4Ni0.4Cu0.4Y0.4O6-δ（PBC-FCNCY），在传统双钙钛矿氧化物PrBa0.8Ca0.2Co2O6-δ（PBCC）的B位引入多元素协同作用，既提升了材料的稳定性，又保持了优异的电化学性能。X射线衍射（X-ray Diffraction，XRD）、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）、能量色散X射线光谱（Energy Dispersive Spectroscopy，EDS）等表征结果表明，高熵结构优化了材料的晶体结构和微观形貌。电化学测试显示，PBC-FCNCY空气电极在700 °C下燃料电池模式的峰值功率密度达到1 105 mW·cm-2。在电解模式下，1.3 V电压下的电流密度达到-1 418 mA·cm-2，均优于同一条件下的PBCC空气电极。此外，PBC-FCNCY空气电极在燃料电池模式下稳定运行超过110 h，在循环模式下超过85 h，表现出优异的电催化活性和良好的结构稳定性，展现了其在R-SOCs中的应用潜力。
Author 张 林娟
夏 梓汀
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