近日，williamhill中国官方网站、材料表界面研究所在固体氧化物燃料电池研究方面取得重要研究进展，相关成果以“Efficient and Robust Nanocomposite Cermet Anode with Strong Metal–Oxide Interaction for Direct Ammonia Solid Oxide Fuel Cells”为题发表于《Advanced Functional Materials》（TOP期刊，中科院1区，IF=18.5）。

 

NH₃作为一种前景广阔、氢含量高的低成本化学储氢介质，为氢能的储存与运输提供了高效可行的解决路径。固体氧化物燃料电池（SOFC）因其良好的燃料兼容性，可直接利用NH₃作为燃料，省去了复杂的H₂转化环节。然而，NH₃在SOFC中的实际应用仍面临显著挑战，源于传统镍基陶瓷金属阳极在NH₃环境中易发生氮化反应，导致阳极微观结构长大粗化，严重影响其长期稳定性。因此，开发一种兼具高电催化活性与优异稳定性的阳极材料，对于实现直接氨燃料电池的高效运行具有关键意义。

本工作通过结合自组装合成法与免烧电极制备技术，开发了一种直接氨SOFC高效耐久的NiFe-Gd_0.1Ce_0.9O_1.95（GDC）纳米复合阳极，对应单电池在NH₃气氛下获得优异的输出性能和运行稳定性。研究结果表明，自组装合成法成功制备了包含GDC、NiO、NiFe₂O₄多相纳米复合氧化物，其中GDC通过异质形核锚定在NiO和NiFe₂O₄纳米粒子上，形成了GDC–NiO和GDC–NiFe₂O₄氧化物–氧化物异质界面。在还原气氛下，NiO和NiFe₂O₄转化成Ni和NiFe₂金属颗粒，并通过快速的元素相互扩散形成NiFe合金。氧化物–氧化物异质界面处还原相对较慢，从而成功使异质界面转变成金属–氧化物异质界面，最终形成了具有强相互作用的独特NiFe@GDC包覆结构，有效抑制了NiFe金属颗粒在NH₃环境中的氮化与粗化。同时，免烧电极制备技术也使得复合阳极的微结构更加稳定，避免了传统烧结过程中发生的粒子团聚和微结构粗糙化，保持了阳极粉体初始的纳米结构和金属–氧化物强相互作用特性。本研究为开发高活性和耐久DA-SOFCs镍基纳米复合阳极材料提供了新的思路。

 

williamhill中国官方网站23级博士研究生张海鹏，20级博士研究生熊锐、陈志逸为论文共同第一作者，williamhill中国官方网站为第一单位，论文通讯作者为陈孔发教授。

 

论文链接： https://doi.org/10.1002/adfm.202501223