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近日，廣州大學黃埔氫能源創新中心葉思宇團隊在材料領域著名期刊Adv. Energy Mater.（影響因子：29.7）發表了題為“Advanced Cathode Materials for Protonic Ceramic Fuel Cells: Recent Progress and Future Perspectives”的論文，該論文被選為封面論文(Front Cover)。

氫能的高效利用，有助于“碳達峰、碳中和”這一目標的有效實現。燃料電池作為直接使用氫能發電而不產生任何碳排放的器件備受青睞。目前，常見的燃料電池按照工作溫度可分為低溫質子交換膜燃料電池(PEMFC; ＜200℃)和高溫固體氧化物燃料電池(SOFC; ＞800℃)。然而兩類燃料電池均存在短板：由于工作溫度較低，PEMFC通常需要使用大量貴金屬催化劑；SOFC工作溫度較高，不需要使用貴金屬催化劑，但其壽命受到嚴重制約。可在中溫區域(400-700℃)工作的質子陶瓷燃料電池(PCFC)既不需要貴金屬催化劑，又可實現較高的能量轉換效率（熱電聯供等），近年來備受矚目。與PEMFC、SOFC相比，PCFC工作原理有所不同。PCFC陰極三相界面的構筑需要同時實現質子、氧離子和電子的傳導，是限制其電化學性能發展的關鍵因素。在有關PCFC的報道中 ，陰極材料的研發占據半壁江山。目前，根據離子傳導類型，陰極材料主要分為三大類：氧離子/電子傳導型氧化物，質子-氧離子/電子傳導型復合氧化物，質子/氧離子/電子傳導型氧化物。據此，本文指出了質子傳導在PCFC陰極材料中的重要性，綜述了PCFC的三類陰極材料的最新進展，同時系統比較和分析了三類陰極材料在實際PCFC器件中的電化學性能。在本文最后，給出了質子陶瓷燃料電池及其陰極關鍵材料面臨的挑戰，并提出將AI技術應用至質子陶瓷燃料電池及其關鍵材料開發的美好前景。

本文第一作者是博士后汪寧，第一通訊單位是廣州大學黃埔氫能源創新中心/化學化工學院，杜磊副教授、加拿大工程院院士葉思宇教授、華南理工大學數學學院袁保印博士為共同通訊作者。

【文章來源】

N. Wang, C. Tang, L. Du, R. Zhu, L. Xing, Z. Song, B. Yuan, L. Zhao, Y. Aoki, S. Ye, Advanced Cathode Materials for Protonic Ceramic Fuel Cells: Recent Progress and Future Perspectives. Advanced Energy Materials, (2022). DOI: 10.1002/aenm.202201882