固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种可直接将化学能转换成电能的高效、环保和燃料灵活的全固态发电装置，被认为是未来重要的能源装置之一。作者以层状有序的双钙钛矿电极材料作为研究对象，采用掺杂以及修饰手段合成新型材料来探究中温下电极材料的氧催化活性和稳定性，借此开发具有应用潜力的IT-SOFC阴极材料。
基于阳离子缺陷在改善材料电化学性能的特点，采用GNP法合成了Nd阳离子高浓度缺陷Nd0.9BaCo2O5+δ(NBC90)纳米复合材料。XRD研究显示，NBC90中存在双钙钛矿结构(93.82%)以及以纳米颗粒(NPs)形式溶出的单钙钛矿相(6.18%)。此种方式加速了ORR催化能力，NBC90在800℃时的面比电阻(ASR)下降到0.023 Ω cm2。为进一步改善NBC90的稳定性和电化学性能，采用铋离子修饰一锅法合成了NBC90+0.05Bi2O3(NBC90+B)纳米复合材料。由于铋离子在晶格内部的渗透调节了它的智能组装和表面偏析，NBC90+B电极材料自组装形成了NBC90(91.43%)以及铋掺杂的BaCo1-yMyO3-x(M=Bi)偏析NPs (8.57%)。研究表明，各向异性生长形成的纳米结构BaCo1-yMyO3-x(M=Bi)与母体材料构建出的多重异质界面能够表现出极强的表面氧催化活性。因此，NBC90+B阴极在800 °C的ASR进一步减小为0.014 Ω cm2。而且，引入氧化铋形成的异质结构有效地提高了样品的电导率，600°C下的电导率为563.7 S cm-1，明显优于NBC(424.8 S cm-1)和NBC90(412.5 S cm-1)。此外，高酸度的Bi离子的渗透和两相界面的协同效应显著增强了阴极的结构稳定性和含CO2气氛下的稳定性(700°C，110h)。
作者：Fangjun Jin*, Xiaowei Liu, Bingbing Niu, Yunfeng Tian, Yuan Gao, Fangsheng Liu, Xinxin Wang, Yihan Ling*
全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926337324007240
如果您希望获得论文PDF版全文，请联系：lyhyy@cumt.edu.cn.
