質(zhì)子陶瓷燃料電池(PCFC)是最有效的能量轉(zhuǎn)換裝置之一。然而，當(dāng)前PCFC的性能受到緩慢的氧還原反應(yīng)(ORR)動力學(xué)和由于污染物中毒(例如Cr物質(zhì)和蒸汽)導(dǎo)致的陰極快速降解的極大限制?；诖?，華南理工大學(xué)陳宇和臺灣陽明交通大學(xué)YongMan Choi等報(bào)道了一種Pr_0.9Co_0.3Fe_0.7O₃(PFC)催化劑涂層，其可以顯著提高雙鈣鈦礦PrBa_0.5Sr_0.5Co_1.5Fe_0.5O_5+δ(PBSCF)陰極的ORR活性和可持續(xù)PCFCs的穩(wěn)定性。

在含3% H₂O的空氣中，650 °C下，PFC涂層PBSCF(PFC-PBSCF)電極的極化電阻(R_p)在運(yùn)行100小時(shí)后從≈0.39 Ω cm²增加到0.45 Ω cm²；相反，PBSCF電極的R_p從0.63 Ω cm²增加到0.82 Ω cm²。

此外，具有PFC-PBSCF陰極的PCFC表現(xiàn)出優(yōu)異的峰值功率密度(在650 °C時(shí)約為1.08 W cm^-2)和顯著提高的耐久性(降解率為0.03% h^-1)，遠(yuǎn)優(yōu)于使用PBSCF陰極的電池(≈0.75 W cm^-2和0.12% h^-1的降解率)。

通過拉曼光譜和密度泛函理論(DFT)計(jì)算，進(jìn)一步證實(shí)納米結(jié)構(gòu)的PFC催化劑涂層有效地減少了陰極表面含Cr的物質(zhì)(PFC-PBSCF)的數(shù)量，并減少了(Ba_1-xSr_x)CrO₄的形成。

此外，研究人員通過理論分析合理地解釋了如何通過CrO₃和CrO₂(OH)₂在PFC-PBSCF陰極上形成Cr₂O₃ NPs，以及如何增強(qiáng)PFC修飾的PBSCF陰極的Cr耐受性。本研究將為實(shí)現(xiàn)燃料電池或電解電池等固體陶瓷電池的合理設(shè)計(jì)高活性和耐鉻電極提供了有效策略。

Surface Regulating of a Double-Perovskite Electrode for Protonic Ceramic Fuel Cells to Enhance Oxygen Reduction Activity and Contaminants Poisoning Tolerance. Advanced Energy Materials, 2022. DOI: 10.1002/aenm.202200761