传导电子、质子和氧离子的含碱金属多孔电极具有丰富的催化活性位点，可以取代质子陶瓷电化学电池(PCECs)中动力学缓慢的传统电极。然而，这些含碱土金属电极在蒸汽或CO2中普遍不稳定，不能满足在高蒸汽浓度(>50% H2O)的实际条件下的稳定反应的需求。因此，开发具有较少或非碱土元素的电极组合物至关重要。
近日，美国爱达荷国家实验室丁冬、Hanping Ding和新墨西哥州立大学罗红梅等通过在PrCoO3中掺杂50% Ni，合理设计出无碱土元素的三导体氧化物(TCO)TCO PrNi0.5Co0.5O3-δ，其可作为在可逆操作条件下对WOR和ORR具有高活性的电极。研究人员首先利用表面红外光谱研究了催化剂的脱水行为，证明钙钛矿晶格中存在质子；通过氢/氘(H/D)同位素交换和程序升温脱附研究了质子迁移率和质子稳定性。结果表明，催化剂B位上的Ni置换能够显著提升质子缺陷稳定性、催化活性和电化学性能，证明这种掺杂策略是增加氧还原和水分解反应的催化活性的有效途径。最优的PrNi0.5Co0.5O3-δ氧电极表现出优异的全电池性能，在1.3 V时具有-1.48 A cm-2的高电解电流密度，在600 °C时具有0.95 W cm-2的峰值燃料电池功率密度，以及可在低至350 °C的低温下运行，并具有出色的长期耐用性。这项工作为研究三导体电氧化物材料提供了一种新策略，并展示了用于PCEC的PrNi0.5Co0.5O3-δ氧电极具有作为高蒸汽电解制氢的巨大潜力。An Unbalanced Battle in Excellence: Revealing Effect of Ni/Co Occupancy on Water Splitting and Oxygen Reduction Reactions in Triple-Conducting Oxides for Protonic Ceramic Electrochemical Cells. Small, 2022. DOI: 10.1002/smll.202201953
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