近日，大湾区大学物质科学学院奚修安课题组与西北工业大学李致朋教授、福州大学张久俊院士合作，在固体氧化物燃料电池(SOFC)钙钛矿阴极材料方面取得新进展，有效解决了LSCF阴极中Sr的偏析问题，显著提升了其性能和稳定性，并为探索高性能SOFC阴极材料提供了新途径，相关研究成果以 “Significant Suppression of Sr Segregation to Substantially Enhance Performance of La₀.₆Sr₀.₄Co₀.₄Fe₀.₆O₃-δ Cathodes for SOFCs via Thermodynamic-Kinetic Engineering”发表在国际权威期刊Advanced Functional Materials上。奚修安助理教授为该论文的共同通讯作者，大湾区大学物质科学学院为论文的共同通讯单位。

       固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种高效的全固态发电装置，能在中高温条件下直接将燃料与氧化剂中的化学能转化为电能。它不仅具备燃料多样化的特点（氢气、天然气、氨气、甲醇、乙醇等），还以排气干净、低噪音、低环境污染及高可靠性等优势著称，被誉为继水力、火力、核能之后的第四代发电技术。然而，作为关键组件之一的La₀.₆Sr₀.₄Co₀.₄Fe₀.₆O₃-δ阴极材料，其Sr的偏析问题对SOFCs的性能和稳定性构成了重大挑战。

       该研究运用优化后的固相反应方法，切实改善了Sr的偏析问题。通过此策略制备的LSCF具备均匀的微观结构，能够有效减少Sr迁移，这是由于压应力致使氧空位形成数量减少。此外，其热膨胀系数（TEC）显著降低至13.3×10⁻⁶ K⁻¹，极大地提升了该材料与电解质之间的热匹配性。最终，采用此策略制备的阴极材料所实现的功率密度，相较于传统溶胶凝胶法合成的LSCF高出1.42倍，且衰减速率降低至六分之一以下。该方法有效解决了LSCF阴极中的Sr偏析问题，显著提升了其性能与稳定性，为探索高性能固体氧化物燃料电池（SOFC）阴极提供了新的途径。 

图1. a) S-R LSCF和b) S-G LSCF中Sr从Srinit.迁移到Srfin.的能垒。c) LSCF中晶格和表面氧空位示意图。d) 在晶格和表面氧空位存在下S-R LSCF和S-G LSCF的Sr偏析能

https://doi.org/10.1002/adfm.202518931