近日，学校前沿交叉研究院“智能传感前沿交叉研究中心”李一航副教授在固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cells, SOFCs）阴极材料方面取得突破性进展，研究成果以《Reversely trapping atoms from a perovskite surface for high-performance and durable fuel cell cathodes》为题发表在Nature Catalysis 2022 (IF=41.8，DOI: 10.1038/s41929-022-00764-9)上，清华大学化学系庄泽超博士、武汉理工大学纳微结构研究中心余若瀚博士为论文的共同第一作者，清华大学化学系李亚栋院士和王定胜副教授为论文的共同通讯作者。

固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cells, SOFCs）是一种将化学能转化为电能的全固态陶瓷能量转换装置，具备燃料适应性强，污染排放近零和热-电联供效率高的优点，在分布式发电站、汽车辅助电源和家庭热-电联供等领域具有广泛的应用前景。阴极是SOFCs的关键材料组件，对于电池的输出性能和服役寿命起到决定性因素，因此阴极材料的开发对于推动SOFCs技术的发展至关重要。钙钛矿结构的电子-离子混合导体La_0.6Sr_0.4Co_0.8Fe_0.2O₃（简称LSCF6428）在中温SOFCs(600-800^oC)阴极中有良好的应用前景，是目前Fuel Cell Materials公司已经商业化的阴极材料，但其Sr元素偏析和易受CO₂腐蚀显著影响了其长期工作的寿命，因此SOFCs的LSCF基阴极材料的开发和改性是当前亟待研究的课题。文章中基于基底原子捕获策略发展了一种与传统方法不同的逆向原子捕获方法，将商业LSCF粉体材料与酸性MoO₃进行共混高温煅烧，导致LSCF的界面Sr离子被MoO₃捕获形成SrMoO₄和在LSCF中形成Sr/O空位（

），提升了(Co/Fe)-O化学键的共价性，该方法可以在提升晶格氧的氧化还原活性同时消除LSCF中Sr离子的偏析问题，从而改善LSCF6428阴极的电化学性能和长期稳定性。

原子逆向捕获策略示意图

据悉，在“双碳目标”的背景下，国家发改委和国家能源局出台的《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的的意见》中提到了要推动氢能等清洁能源技术的发展，持续支持氢能等清洁低碳能源相关技术人才合作培养。从国家能源大战略和环境大格局来考虑，氢能等清洁低碳能源电力占比将逐步增加，发展燃料电池技术是我国能源转型的重要路径。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41929-022-00764-9