由于缺乏在工作条件下暴露于高浓度蒸汽中的高活性和耐用的空气电极，可逆质子陶瓷电化学电池的商业化受到阻碍。基于此，美国佐治亚理工学院刘美林和电子科技大学吕维强副教授（共同通讯作者）等人报道了一种新型的多相（multiphase, MP）催化剂涂层，由保形的Pr1-xBaxCoO3-δ（PBC）薄膜和原位溶解的BaCoO3-δ（BCO）纳米颗粒组成，已通过渗透开发用于可逆质子陶瓷电化学电池（reversible protonic ceramic electrochemical cells, R-PCECs）的(La0.6Sr0.4)0.95Co0.2Fe0.8O3-δ（LSCF）空气电极。研究发现，MP催化剂涂层显着提高了LSCF空气电极在高浓度水中的催化活性和稳定性。在600 ℃时，催化剂涂层将LSCF空气电极在空气中的极化电阻降低25倍，即电阻从1.09 Ω cm2降低到了0.043 Ω cm2，同时降解速率降低了两个数量级，即在含30 vol% H2O的增湿空气中从1.0×10-2到1.8×10-4 Ω cm2 h-1。此外，在600 ℃下，带有MP催化剂涂层的LSCF空气电极进一步应用于具有BaZr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3-δ（BZCYYb）电解质的可逆质子陶瓷电化学电池（R-PCEC）时，其在燃料电池模式下的峰值功率密度为1.04 W cm-2，在电解模式下的峰值电流密度为1.82 A cm-2。同时，密度泛函理（DFT）计算研究表明，LSCF空气电极性能的显著提高主要归因于表面氧交换率高、表面质子扩散快以及催化剂上H2O和O2的快速分解。这种新型空气电极和催化剂涂层方法对中低温R-PCECs和其他类型的能量转换和存储系统（包括低温O-SOCs和金属-空气电池）具有吸引力。Highly Active and Durable Air Electrodes for Reversible Protonic Ceramic Electrochemical Cells Enabled by an Efficient Bifunctional Catalyst. Adv. Energy Mater., 2022, DOI: 10.1002/aenm.202103783.https://doi.org/10.1002/aenm.202103783.
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