能源危機(jī)和環(huán)境污染是全世界在可持續(xù)發(fā)展道路中所面臨的難題。固體氧化物燃料電池(SOFC)和電解池(SOEC)具有能量轉(zhuǎn)換率高、燃料可選范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種很有發(fā)展前途的可逆電池。其中，以質(zhì)子導(dǎo)體作為電解質(zhì)的質(zhì)子導(dǎo)體燃料電池(PCFC)和電解池(PCEC)由于具有高燃料利用率、高理論電動勢、高離子遷移數(shù)以及低傳導(dǎo)活化能，因而備受關(guān)注。 尤其在PCEC電解水的模式下，不需要進(jìn)一步的氣體分離技術(shù)，可以直接生產(chǎn)出干燥純凈的氫氣。然而PCEC的材料選擇和相關(guān)理論研究還處于早期研發(fā)狀態(tài)，尤其是氧電極的研發(fā)存在一定滯后。尋找高性能的氧電極材料, 結(jié)構(gòu)和探索氧電極電化學(xué)反應(yīng)機(jī)制，對于質(zhì)子導(dǎo)體燃料電池的發(fā)展具有極其重要的意義。近日，來著丹麥技術(shù)大學(xué)陳銘教授團(tuán)隊(duì)及其博士生王清潔（第一作者）與美國科羅拉多大學(xué)Ricote教授合作, 在Advanced Powder Materials上發(fā)表題為”Nano-LaCoO3 Infiltrated BaZr0.8Y0.2O3-δ Electrodes for Steam Splitting in Protonic Ceramic Electrolysis Cells”的文章。該文章報導(dǎo)了一種通過浸漬方法制備復(fù)合氧電極材料，實(shí)現(xiàn)了良好的電極性能和穩(wěn)定性。要點(diǎn)一： 用浸漬的方法取代傳統(tǒng)兩相或者多相材料物理混合制備LaCoO3（LC）和BaZr0.8Y0.2O3-δ（BZY20）復(fù)合電極材料;和傳統(tǒng)的物理混合相比，浸漬法不僅可以極大的提高三相接觸點(diǎn)，而且可減少電極材料的燒結(jié)溫度。同時，因使用和電解質(zhì)一樣的電極骨架材料，可以提高電池的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及電極和電解質(zhì)之間的兼容性。通過浸漬法制備的復(fù)合電極，實(shí)現(xiàn)了在600度僅有0.56 ? cm2的低電極極化電阻。要點(diǎn)二：氧電極反應(yīng)機(jī)理和穩(wěn)定性的研究;針對氧電極在不同測試條件下（溫度，氧分壓，水分壓）的電化學(xué)性能變化，結(jié)合等效電路擬合分析，探索其反應(yīng)機(jī)理和速率確定步驟，并通過分析電極微觀結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能之間的聯(lián)系，研究了電極的長期穩(wěn)定性和性能衰退機(jī)制。研究結(jié)果對電極材料成分和微觀結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化提供了有力的解決方案。本文報導(dǎo)的研究方法也適用于其它能量存儲和轉(zhuǎn)換設(shè)備的研究。
陳銘，丹麥技術(shù)大學(xué)能源系教授。2005年于瑞士聯(lián)邦理工（蘇黎世）獲博士學(xué)位。此后一直就職于丹麥技術(shù)大學(xué)能源轉(zhuǎn)化和存儲系。主要研究方向：固體氧化物電解電池和燃料電池，計算材料學(xué)，陶瓷金屬材料高溫相變腐蝕等。負(fù)責(zé)或參與主持了12項(xiàng)丹麥或歐盟科研課題。主要研究用于高溫電解制氫的固體氧化物單電池及電池堆部件的制備，電化學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)表征，性能和長期穩(wěn)定性的優(yōu)化。參與組織了多個大型國際研討會，多次在國際學(xué)術(shù)會議上做特邀報告。在npj Computational Materials, Acta Materialia, Journal of Materials Chemistry A, Chemical Engineering Journal等材料領(lǐng)域期刊上發(fā)表論文近百篇，各項(xiàng)專利授權(quán)或?qū)＠暾?項(xiàng)。積極促進(jìn)中丹學(xué)術(shù)合作交流，接收多位國內(nèi)訪問學(xué)生學(xué)者來丹麥合作研究，與國內(nèi)多所大學(xué)和中科院研究所建立了長期合作關(guān)系。Qingjie Wang, Xiaofeng Tong, Sandrine Ricotec,Rokas Sa?inas, Peter VangHendriksen, Ming Chen. Nano-LaCoO3 infiltrated BaZr0.8Y0.2O3-δ electrodes for steam splitting in protonic ceramic electrolysis cells，Advanced Powder Materials，Doi：10.1016/j.apmate.2021.09.003https://pan.baidu.com/s/1-zVRMbG1-H-kochN5S5_ZQ
