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近日，廣州大學黃埔氫能源創(chuàng)新中心葉思宇團隊在材料領(lǐng)域著名期刊Adv. Energy Mater.（影響因子：29.7）發(fā)表了題為“Advanced Cathode Materials for Protonic Ceramic Fuel Cells: Recent Progress and Future Perspectives”的論文，該論文被選為封面論文(Front Cover)。

氫能的高效利用，有助于“碳達峰、碳中和”這一目標的有效實現(xiàn)。燃料電池作為直接使用氫能發(fā)電而不產(chǎn)生任何碳排放的器件備受青睞。目前，常見的燃料電池按照工作溫度可分為低溫質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC; ＜200℃)和高溫固體氧化物燃料電池(SOFC; ＞800℃)。然而兩類燃料電池均存在短板：由于工作溫度較低，PEMFC通常需要使用大量貴金屬催化劑；SOFC工作溫度較高，不需要使用貴金屬催化劑，但其壽命受到嚴重制約。可在中溫區(qū)域(400-700℃)工作的質(zhì)子陶瓷燃料電池(PCFC)既不需要貴金屬催化劑，又可實現(xiàn)較高的能量轉(zhuǎn)換效率（熱電聯(lián)供等），近年來備受矚目。與PEMFC、SOFC相比，PCFC工作原理有所不同。PCFC陰極三相界面的構(gòu)筑需要同時實現(xiàn)質(zhì)子、氧離子和電子的傳導，是限制其電化學性能發(fā)展的關(guān)鍵因素。在有關(guān)PCFC的報道中 ，陰極材料的研發(fā)占據(jù)半壁江山。目前，根據(jù)離子傳導類型，陰極材料主要分為三大類：氧離子/電子傳導型氧化物，質(zhì)子-氧離子/電子傳導型復合氧化物，質(zhì)子/氧離子/電子傳導型氧化物。據(jù)此，本文指出了質(zhì)子傳導在PCFC陰極材料中的重要性，綜述了PCFC的三類陰極材料的最新進展，同時系統(tǒng)比較和分析了三類陰極材料在實際PCFC器件中的電化學性能。在本文最后，給出了質(zhì)子陶瓷燃料電池及其陰極關(guān)鍵材料面臨的挑戰(zhàn)，并提出將AI技術(shù)應用至質(zhì)子陶瓷燃料電池及其關(guān)鍵材料開發(fā)的美好前景。

本文第一作者是博士后汪寧，第一通訊單位是廣州大學黃埔氫能源創(chuàng)新中心/化學化工學院，杜磊副教授、加拿大工程院院士葉思宇教授、華南理工大學數(shù)學學院袁保印博士為共同通訊作者。

【文章來源】

N. Wang, C. Tang, L. Du, R. Zhu, L. Xing, Z. Song, B. Yuan, L. Zhao, Y. Aoki, S. Ye, Advanced Cathode Materials for Protonic Ceramic Fuel Cells: Recent Progress and Future Perspectives. Advanced Energy Materials, (2022). DOI: 10.1002/aenm.202201882