界面工程异构结构中的空位-氧化还原耦合增强质子陶瓷电池中的可逆能量转换

摘要 在质子陶瓷电池(PCCs)中实现高效和耐用的氧电催化，需要对缺陷化学和阳离子氧化还原进行精确控制。在此，我们设计了一种分层工程的氧电极，包括一个三维网状的PrNi 0.7 Co 0.3 O 3−δ (PNC)支架，与富含空位的PrO x纳米相进行符合集成。该结构扩展了反应区域，而PrO x - PNC界面使Pr和Co之间的空位介导的氧化还原耦合成为可能，缓冲局部氧化学势并在可逆操作期间稳定缺陷景观。增强的活性归因于空位辅助的蒸汽激活和缺陷介导的氧表面交换，并与O 2p带中心框架内的金属-氧共价性界面调制一致。该电极在燃料电池模式下提供1.75 W cm − 2，在电解过程中的1.3 V下提供2.77 A cm − 2，维持>92%法拉第效率，并在200小时内显示出最小的降解。我们的结果建立了一种通用策略，通过结合分层传输与化学活性、氧化还原缓冲的界面，实现质子电化学系统中的高动力学和耐用性。