共形高熵氧化物涂层实现快速持久的表面氧反应

质子陶瓷电池（PCCs）在低湿及高湿环境下运行存在挑战，研究人员设计出高熵共形钙钛矿涂层 PrNi0.2Mn0.2Co0.2Fe0.2Cu0.2O3?δ（PNMCFC）并涂覆于 PBC 骨架。所得 PNMCFC-PBC 混合空气电极性能提升，为 PCC 空气电极设计提供指导。

　　

在质子陶瓷电池（PCCs）中，高效的氧反应对于能量转换与存储至关重要。研究人员成功将高熵共形 PrNi_0.2Mn_0.2Co_0.2Fe_0.2Cu_0.2O_3?δ（PNMCFC）钙钛矿涂层应用于 PrBaCo₂O_5+δ（PBC）骨架，以提升质子陶瓷电池的电催化活性与耐久性。所形成的混合空气电极（PNMCFC-PBC）在高湿空气中展现出更快的表面氧动力学和更稳定的相结构。密度泛函理论计算表明，共形涂层可减轻界面处的 Ba 偏析并改善氧相关反应，从而增强整体稳定性与电催化性能。搭载该混合电极的电池在 550°C 下表现出良好的电化学性能：极化电阻为 0.72 Ω cm²，峰值功率密度为 1.30 W cm^?2，在 1.3 V 下的电解电流密度为?1.36 A cm^?2，并具有合理的操作稳定性（在 550°C 下约 200 小时）。此项研究为下一代质子陶瓷电池空气电极的合理设计提供了有价值的指导，其成果可广泛应用于电催化、光催化和膜反应器等领域。