北理工團(tuán)隊(duì)在可逆質(zhì)子陶瓷電化學(xué)電池空氣電極方面發(fā)表綜述文章
發(fā)布日期：2026-01-08 供稿：化學(xué)與化工學(xué)院 攝影：化學(xué)與化工學(xué)院
編輯：田柳 審核：王振華 閱讀次數(shù)：
近日，北京理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院孫克寧教授課題組在可逆質(zhì)子陶瓷電化學(xué)電池（R-PCECs）空氣電極方面發(fā)表綜述文章，相關(guān)研究成果以“Air electrodes for reversible protonic ceramic electrochemical cells: fundamental principles, optimization strategies, advanced characterization, and future perspectives”為題，發(fā)表于國(guó)際期刊《Coordination Chemistry Reviews》（IF=23.5）?；瘜W(xué)與化工學(xué)院任戎征預(yù)聘副教授、王振華教授和孫克寧教授為論文通訊作者，2025級(jí)博士研究生阮賢飛為第一作者。
圖1 本綜述聚焦主題的框架圖
可逆質(zhì)子陶瓷電化學(xué)電池在全球能源領(lǐng)域具有重要地位，其性能關(guān)鍵制約因素之一是空氣電極。優(yōu)化空氣電極對(duì)反應(yīng)物的吸附與活化能力，需依靠合理設(shè)計(jì)。該綜述文章系統(tǒng)全面地總結(jié)了空氣電極的反應(yīng)機(jī)制和改性策略，深入討論了反應(yīng)物與電極之間復(fù)雜的相互作用關(guān)系，不僅有助于提升電催化領(lǐng)域的研究深度，也為R-PCECs未來(lái)的研究方向提供了新的思路（圖1）。文章首先介紹了R-PCECs中常用的鈣鈦礦材料，并闡述了空氣電極涉及的基本反應(yīng)過(guò)程，進(jìn)而指出了該領(lǐng)域當(dāng)前面臨的主要挑戰(zhàn)（圖2）。
圖2 空氣電極的影響因素
針對(duì)上述挑戰(zhàn)，文章從材料組成優(yōu)化、復(fù)合材料設(shè)計(jì)與界面工程三個(gè)維度，系統(tǒng)總結(jié)了近期空氣電極設(shè)計(jì)上的最新研究進(jìn)展，分析了不同方法的優(yōu)勢(shì)與局限，并同時(shí)探討了它們對(duì)提升電極催化活性與運(yùn)行穩(wěn)定性的作用（圖3）。隨后，文章總結(jié)了幾種在空氣電極研究中應(yīng)用的先進(jìn)表征技術(shù)。這些技術(shù)不僅能評(píng)估電池性能，更能深入揭示電極反應(yīng)機(jī)制，為空氣電極的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)與支撐。
圖3 空氣電極改性策略
最后，文章對(duì)空氣電極研究的現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)未來(lái)發(fā)展提出了展望，強(qiáng)調(diào)通過(guò)微觀(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)新型多功能材料以及運(yùn)用先進(jìn)表征技術(shù)來(lái)揭示深層反應(yīng)機(jī)制，是推動(dòng)該領(lǐng)域向前發(fā)展的重要途徑。本綜述從反應(yīng)機(jī)制、改性策略到表征技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)性的歸納與評(píng)述，為該領(lǐng)域的后續(xù)研究提供了清晰的參考框架。
全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ccr.2025.217550
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