可逆固體氧化物電池(SOC)是先進(jìn)的電化學(xué)能量存儲和轉(zhuǎn)換裝置，在清潔能源發(fā)電及CO2轉(zhuǎn)化領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。然而，缺乏高催化活性和高穩(wěn)定性的燃料極電催化材料制約了該裝置的實際應(yīng)用。鍶鐵鉬基鈣鈦礦由于具有良好的離子電導(dǎo)、電子電導(dǎo)及氧化還原穩(wěn)定性，已成為目前SOC燃料極電催化材料的一個研究熱點。然而，由于其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，表面暴露的活性位點少，導(dǎo)致其本征催化活性表現(xiàn)較差。因此，如何提高鈣鈦礦基氧化物的本征催化活性是構(gòu)建高性能SOC反應(yīng)器的一個新的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
近日，深圳大學(xué)材料學(xué)院駱靜利院士團(tuán)隊奚修安副研究員、劉建文研究員、符顯珠教授等人通過調(diào)整鍶鐵鉬基鈣鈦礦氧化物氧的p帶中心向費米能級偏移，將其結(jié)構(gòu)中氧空位的形成及遷移能壘降低，顯著提升了氧離子在電化學(xué)反應(yīng)中的傳質(zhì)速率及催化反應(yīng)動力學(xué)過程。
相應(yīng)的SOC反應(yīng)器性能獲得大幅提升，在H2氣氛下，其發(fā)電功率可達(dá)1.24 W cm-2；同時，在CO2氣氛和1.5V電壓條件下，其電解電流密度可達(dá)1.5 A cm-2。這為SOC燃料極電催化材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計及性能優(yōu)化提供了新的認(rèn)識和理論指導(dǎo)。因此，該研究發(fā)現(xiàn)將有助于推動SOC裝置的商業(yè)化應(yīng)用，從而促進(jìn)可再生能源的高效儲能轉(zhuǎn)化。
相關(guān)成果發(fā)表在Advanced Energy Materials （影響因子29.368，中科院JCR一區(qū)，TOP期刊）上，并被選為前封面文章。深圳大學(xué)符顯珠教授為文章通訊作者。深圳大學(xué)奚修安副研究員和劉建文研究員為論文共同第一作者。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金委員會、深圳市科技創(chuàng)新委員會以及深圳大學(xué)高層次人才啟動基金的大力支持。
全文鏈接見：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202102845
（材料學(xué)院）
