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北理工团队在可逆质子陶瓷电化学电池空气电极方面发表综述文章

供稿、供图:55直播     编辑:田柳

近日,55直播-直播视频 孙克宁教授课题组在可逆质子陶瓷电化学电池(R-PCECs)空气电极方面发表综述文章,相关研究成果以“Air electrodes for reversible protonic ceramic electrochemical cells: fundamental principles, optimization strategies, advanced characterization, and future perspectives”为题,发表于国际期刊《Coordination Chemistry Reviews》(IF=23.5)。55直播 任戎征预聘副教授、王振华教授和孙克宁教授为论文通讯作者,2025级博士研究生阮贤飞为第一作者。

 

图1 本综述聚焦主题的框架图

可逆质子陶瓷电化学电池在全球能源领域具有重要地位,其性能关键制约因素之一是空气电极。优化空气电极对反应物的吸附与活化能力,需依靠合理设计。该综述文章系统全面地总结了空气电极的反应机制和改性策略,深入讨论了反应物与电极之间复杂的相互作用关系,不仅有助于提升电催化领域的研究深度,也为R-PCECs未来的研究方向提供了新的思路(图1)。文章首先介绍了R-PCECs中常用的钙钛矿材料,并阐述了空气电极涉及的基本反应过程,进而指出了该领域当前面临的主要挑战(图2)。

 

图2 空气电极的影响因素

针对上述挑战,文章从材料组成优化、复合材料设计与界面工程三个维度,系统总结了近期空气电极设计上的最新研究进展,分析了不同方法的优势与局限,并同时探讨了它们对提升电极催化活性与运行稳定性的作用(图3)。随后,文章总结了几种在空气电极研究中应用的先进表征技术。这些技术不仅能评估电池性能,更能深入揭示电极反应机制,为空气电极的优化设计提供理论指导与支撑。

 

图3 空气电极改性策略

最后,文章对空气电极研究的现状进行了总结,并对未来发展提出了展望,强调通过微观结构设计、开发新型多功能材料以及运用先进表征技术来揭示深层反应机制,是推动该领域向前发展的重要途径。本综述从反应机制、改性策略到表征技术进行了系统性的归纳与评述,为该领域的后续研究提供了清晰的参考框架。

全文链接://doi.org/10.1016/j.ccr.2025.217550

(审核:王振华)