南华大学毕磊团队在Energy&Environmental Science子刊发表封面论文：通过高熵设计提升质子导体固体氧化物燃料电池阴极性能

新湖南客户端 2025-09-17 09:09:50

近日，南华大学资源环境与安全工程学院的毕磊教授团队在能源与环境领域顶级期刊《Energy & Environmental Science》（影响因子30.8）上发表研究论文，提出一种高熵阴极用于质子导体固体氧化物燃料电池，极大提升了电池的输出功率，打破了Ruddlesden–Popper（R-P）结构阴极用于质子导体固体氧化物燃料电池的输出功率纪录，为燃料电池高性能阴极材料的开发提供了重要参考。毕磊教授为该论文的独立通讯作者，南华大学资源环境与安全工程学院为论文的第一署名单位和唯一通讯单位。由于该论文的新颖性和重要性，被选为《Energy & Environmental Science》期刊的封面论文。

能源与环境问题是困扰世界发展的重要挑战，质子导体固体氧化物燃料电池因其发电高效、清洁、工作温度较低等优点受到广泛关注。但随着工作温度的降低，质子导体固体氧化物燃料电池阴极反应动力学变得迟滞，导致电池性能下降。R-P结构阴极是一种传统的固体氧化物燃料电池阴极材料，具有化学稳定性高、热膨胀匹配等优点，有望用于商业化电池体系中。但其在质子导体固体氧化物燃料电池中的应用却不尽如人意，性能较低，并且在长期工作状态下会发生元素偏析现象。

针对这一难题，毕磊教授团队构筑了La₀.₄Pr₀.₄Nd₀.₄Ba₀.₄Sr₀.₄NiO₄₊ₓ阴极材料，通过高熵工程改变离子的配位环境。实验和理论计算研究都表明，该材料与传统的R-P结构阴极相比具有更高的质子传导能力和更好的氧催化活性，从而提升了R-P材料的性能。采用La₀.₄Pr₀.₄Nd₀.₄Ba₀.₄Sr₀.₄NiO₄₊ₓ阴极的质子导体固体氧化物燃料电池展现出极高的电池输出功率，是目前报道中采用R-P阴极电池的最高值。此外，高熵结构也有助于缓解电池长期工作状态下元素偏析的问题，提升电池的稳定性。此项工作解决了传统R-P阴极性能较低、工作稳定性较差的问题，为其商业化应用提供了理论和实践基础，具有重要的科学意义和应用前景。（夏文辉）

论文链接：通过高熵设计提升质子导体固体氧化物燃料电池阴极性能

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来源：新湖南客户端

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