具有高效率和低排放的质子陶瓷燃料电池作为下一代可持续能源系统具有巨大的潜力。然而，由于膜烧结不良，质子陶瓷电解质的实用质子电导率仍不能令人满意。

在这里，中国科学院上海应用物理研究所Linjuan Zhang，Jian-Qiang Wang，科廷大学邵宗平教授发现 Y³⁺ 的动态位移会对基准质子电解质 BaZr_0.1Ce_0.7Y_0.1Yb_0.1O_3−δ 的高温膜烧结产生不利影响，降低其电导率和稳定性。

文章要点

1）通过引入熔盐方法，在降低的合成温度下实现了Y³⁺预掺杂到A位，从而抑制了其在高温烧结过程中的进一步位移，从而增强了膜的致密性，提高了电导率和稳定性。

2）阳极支撑的单电池在 600 °C 时表现出 663 mW cm⁻² 的功率密度，并具有超过 2000 小时的长期稳定性，性能下降可以忽略不计。

这项研究揭示了质子膜烧结，同时为质子陶瓷燃料电池的开发提供了替代策略。

参考文献

Liu, Z., Song, Y., Xiong, X. et al. Sintering-induced cation displacement in protonic ceramics and way for its suppression. Nat Commun 14, 7984 (2023).

DOI：10.1038/s41467-023-43725-x

https://doi.org/10.1038/s41467-023-43725-x