近日，南華大學(xué)資源環(huán)境與安全工程學(xué)院的畢磊教授團(tuán)隊在能源與環(huán)境領(lǐng)域頂級期刊Energy&Environmental Science（影響因子30.8）上發(fā)表研究論文，提出一種高熵陰極用于質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物燃料電池，極大提升電池的輸出功率，打破了Ruddlesden–Popper （R-P）結(jié)構(gòu)陰極用于質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物燃料電池的輸出功率記錄，為燃料電池高性能陰極材料的開發(fā)提供重要參考。畢磊教授為該論文的獨(dú)立通訊作者，南華大學(xué)資源環(huán)境與安全工程學(xué)院為論文的第一署名單位和唯一通訊單位。由于該論文的新穎性和重要性，被選為Energy&Environmental Science期刊的封面論文。

能源與環(huán)境問題是困擾世界發(fā)展的重要挑戰(zhàn)，質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物燃料電池具有發(fā)電高效、清潔、工作溫度較低等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛的關(guān)注。但隨著工作溫度的降低，質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物燃料電池陰極反應(yīng)動力學(xué)變得遲滯，使得電池性能下降。R-P結(jié)構(gòu)陰極是一種傳統(tǒng)的固體氧化物燃料電池陰極材料，其具有化學(xué)穩(wěn)定性高、熱膨脹匹配等優(yōu)點(diǎn)，有望用于商業(yè)化的電池體系中。但其在質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物燃料電池中的應(yīng)用卻不盡如人意，性能較低，并且在長期工作狀態(tài)下會發(fā)生元素偏析現(xiàn)象。

針對這一難題，畢磊教授團(tuán)隊構(gòu)筑La0.4Pr0.4Nd0.4Ba0.4Sr0.4NiO4+x陰極材料，通過高熵工程改變離子的配位環(huán)境。實驗和理論計算研究都表明該材料與傳統(tǒng)的R-P結(jié)構(gòu)陰極相比具有更高的質(zhì)子傳導(dǎo)能力和更好的氧催化活性，從而提升R-P材料的性能。運(yùn)用La0.4Pr0.4Nd0.4Ba0.4Sr0.4NiO4+x陰極的質(zhì)子導(dǎo)體固體氧化物燃料電池展現(xiàn)出極高的電池輸出功率，是目前報道運(yùn)用R-P陰極電池的最高值。此外，高熵結(jié)構(gòu)也有助于緩解電池長期工作狀態(tài)下元素偏析的問題，提升電池的穩(wěn)定性。此項工作解決了傳統(tǒng)R-P陰極性能較低、工作穩(wěn)定性較差的問題，為其商業(yè)化應(yīng)用提供理論和實踐基礎(chǔ)，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用前景。

通訊員夏文輝 瀟湘晨報 記者李楠