基于高熵钙钛矿的三相复合电极的原位构建，用于高效可逆固体氧化物电池

《Advanced Materials》：In Situ Construction of a High-Entropy Perovskite Based Tri-Phase Composite Electrode toward Efficient Reversible Solid Oxide Cells

本研究提出了一种高熵氧化物三相复合材料（La0.2Sr0.2Pr0.2Ba0.2Ce0.2）0.7CoO3-δ，用于提升固体氧化物电池的空气电极性能。该材料通过优化氧还原/析出反应活性位点、增强离子传输和稳定性，在800°C下实现燃料电池峰值功率密度1.68W/cm2和电解池电流密度1.5A/cm2，为实用化应用提供了新思路。

　　

摘要

可逆固体氧化物电池（R-SOCs）在能源应用方面具有巨大潜力，但由于空气电极的耐久性较差以及氧还原/析出反应速率较慢而面临诸多限制。本文介绍了一种基于高熵钙钛矿（HEP）的三相复合材料：(La_0.2Sr_0.2Pr_0.2Ba_0.2Ce_0.2)_xCoO_3-δ。该复合材料由A位点不足的La_0.2Sr_0.2Pr_0.2Ba_0.2Ce_0.2CoO_3-δ相、掺杂CeO₂相和Co₃O₄相组成。HEP相提供了催化活性位点及坚固的骨架结构；掺杂CeO₂相增强了氧离子的传输能力；Co₃O₄纳米颗粒进一步增加了活性位点。优化后的(La_0.2Sr_0.2Pr_0.2Ba_0.2Ce_0.2)_0.7CoO_3-δ电极表现出优异的电化学性能：在700°C时的面积比电阻仅为0.058 Ω cm²，稳定性显著提升（在常温空气中的性能提高了2倍，耐湿性提高了6倍，对Cr的耐受性提高了3倍，相较于(La_0.6Sr_0.4)_0.95Co_0.2Fe_0.8O_3-?）。当作为R-SOCs的空气电极使用时，在800°C条件下表现出色：在燃料电池（FC）中的峰值功率密度为1.68 W cm^?2；在电解池（EC）中，1.2 V时的电流密度为1.5 A cm^?2。值得注意的是，这是首次将基于高熵氧化物的材料应用于大面积（10×10 cm²）的R-SOCs中。组装而成的R-SOC在800°C时，燃料电池的输出功率为61 W，电解池的输出电流为66 A，进一步凸显了其在实际应用中的潜力。

图形摘要

本研究提出了一种独特的基于高熵钙钛矿（HEP）的三相复合材料(La_0.2Sr_0.2Pr_0.2Ba_0.2Ce_0.2)_0.7CoO_3-δ，采用了一步法溶胶-凝胶工艺制备。这是首次证明这种HEP材料能够作为大面积（10×10 cm²）固体氧化物电池中的活性且耐用的空气电极，展现出优异的性能和稳定性，进一步凸显了其在能源转换和存储领域的巨大潜力。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。