可逆质子陶瓷电池（RePCCs）通过在电网规模上提供高效、可扩展和燃料灵活的能源制取和储能可以促进全球能源向可再生能源的过渡。然而，由于缺乏对氧还原/析氧反应（OER/ORR）和水形成/水分解反应具有高活性的耐久空气电极材料，RePCCs技术的发展受到了严重限制。

近日，香港科技大学Francesco Ciucci，南京工业大学邵宗平教授首次报道了将纳米复合材料用于制备高性能RePCC空气电极。所开发的Sr_0.9Ce_0.1Fe_0.8Ni_0.2O_3-δ（SCFN）基纳米复合材料表现出优异的ORR和OER活性。

文章要点

1）计算和实验结果均表明，SCFN中的Ruddlesden-Popper（RP）相促进了水合和质子传导，而纳米NiO和CeO₂相促进了O₂表面交换和O^2-从RP或NiO相表面向初生相的转移。

2）基于Ni-BaZr_0.1Ce_0.7Y_0.1Yb_0.1O_3-δ（BZCYYb）燃料电极、BZCYYb电解液和SCFN纳米复合空气电极的RePCCs在600 °C时，燃料电池模式下的峰值功率密度为531mW cm^-2，在1.3 V的电解模式下的电流密度为−364 mA cm^-2，同时在550 °C的燃料电池/电解循环中保持了120 h的稳定运行。

3）纳米复合材料可以用来开发用于REPCCs的高活性和耐久的空气电极。其背后的原理是，仔细控制复合材料中不同的纳米级功能相，以构建出同时具有优化的OER和ORR活性的块状材料。此外，自组装纳米复合材料具有很强的界面相互作用，这抑制了纳米催化剂的团聚，降低了材料的总TEC，从而确保了RePCCs出色的工作稳定性。

参考文献

Yufei Song, et al, Nanocomposites: A New Opportunity for Developing Highly Active and Durable Bifunctional Air Electrodes for Reversible Protonic Ceramic Cells, Adv. Energy Mater. 2021

DOI: 10.1002/aenm.202101899

https://doi.org/10.1002/aenm.202101899.