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西电前沿院李一航副教授作为共同第一作者在Nature子刊发表成果

信息来源: 时间:2022/04/26浏览次数:

西电新闻网讯(通讯员 朱桐)近日,学校前沿交叉研究院“智能传感前沿交叉研究中心”李一航副教授在固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cells, SOFCs)阴极材料方面取得突破性进展,研究成果以《Reversely trapping atoms from a perovskite surface for high-performance and durable fuel cell cathodes》为题发表在Nature Catalysis 2022 (IF=41.8,DOI: 10.1038/s41929-022-00764-9)上,清华大学化学系庄泽超博士、武汉理工大学纳微结构研究中心余若瀚博士为论文的共同第一作者,清华大学化学系李亚栋院士和王定胜副教授为论文的共同通讯作者。

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固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cells,SOFCs)是一种将化学能转化为电能的全固态陶瓷能量转换装置,具备燃料适应性强,污染排放近零和热-电联供效率高的优点,在分布式发电站、汽车辅助电源和家庭热-电联供等领域具有广泛的应用前景。阴极是SOFCs的关键材料组件,对于电池的输出性能和服役寿命起到决定性因素,因此阴极材料的开发对于推动SOFCs技术的发展至关重要。钙钛矿结构的电子-离子混合导体La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3(简称LSCF6428)在中温SOFCs(600-800oC)阴极中有良好的应用前景,是目前Fuel CellMaterials公司已经商业化的阴极材料,但其Sr元素偏析和易受CO2腐蚀显著影响了其长期工作的寿命,因此SOFCs的LSCF基阴极材料的开发和改性是当前亟待研究的课题。

文章中基于基底原子捕获策略发展了一种与传统方法不同的逆向原子捕获方法,将商业LSCF粉体材料与酸性MoO3进行共混高温煅烧,导致LSCF的界面Sr离子被MoO3捕获形成SrMoO4和在LSCF中形成Sr/O空位(图片7.jpg),提升了(Co/Fe)-O化学键的共价性,该方法可以在提升晶格氧的氧化还原活性同时消除LSCF中Sr离子的偏析问题,从而改善LSCF6428阴极的电化学性能和长期稳定性。

原子逆向捕获策略示意图

据悉,在“双碳目标”的背景下,国家发改委和国家能源局出台的《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》中提到了要推动氢能等清洁能源技术的发展,持续支持氢能等清洁低碳能源相关技术人才合作培养。从国家能源大战略和环境大格局来考虑,氢能等清洁低碳能源电力占比将逐步增加,发展燃料电池技术是我国能源转型的重要路径,有助于推动早日实现“碳达峰”“碳中和”。

前沿交叉研究院作为学校“有组织科研”创新人才特区,始终坚持“四个面向”,以“不断开辟新领域”为指导思想,采用“核心+外围”组织结构,依托电子信息学科群优势,把西电红色基因与前沿开放基因相结合,促进不同学科交叉融合,推动交叉学科向纵深发展,为交叉科学发展创造良好生态。加强“从0到1”基础研究,以引育高层次人才,产出具有影响力原创性成果,解决国家核心关键问题,培育国家级重大项目,强化国际合作交流为建设目标,旨在进一步提升学校核心竞争力及国际影响力,推动学校世界一流大学建设。前沿院智能传感中心紧密联合国际传感器相关研究实验室,针对传感技术中存在的基础科学和应用技术问题,对人工嗅觉、人工触觉涉及的材料学、微电子学、人工智能、力学、光学等领域开展共性基础理论和技术研究,打造具有鲜明学科交叉特色、拥有世界一流研究水准的智能传感基础研究机构。

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41929-022-00764-9

个人简介:


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李一航,男,博士,2021年10月以西安电子科技大学“华山菁英副教授”引进加入前沿交叉研究院“智能传感交叉前沿研究中心”。主要从事固体氧化物燃料电池/电解池、钙钛矿氧化物型电子-离子混合导体及器件(固态离子学)和固体电解质基气体传感器的研究,主持国家自然科学基金青年项目(在研)、广东省粤深联合基金青年项目(结题)和中国博士后科学基金面上项目(已结题),以第一/共一/通讯作者身份在Nature Catalysis,Advanced Energy Materials,Science China Materials,Journal of Materials Chemistry A,Journal of Power Sources,《电化学》等国际国内权威期刊发表论文14篇,授权专利1项,合著英文专著1章。

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