科技日报记者 罗云鹏

10月1日，深圳年夜学谢及平院士团队于《天然·通信》发表最新研究结果，针对于高温固体氧化物燃料电池空气电极内部力学粉碎掉效难题，立异提出“界面氧化物楔合”全新计谋，乐成实现电尽力学不变性与电化学机能的协同晋升。

高温固体氧化物燃料电池因高能量转换效率、宽燃料顺应性和低排放特征，被视为将来清洁能源范畴的焦点技能之一。

然而，其空气电极与电解质间的热膨胀系数不匹配，是以于运行历程中往往孕育发生极年夜的热应力，激发电极剥离、破碎等力学掉效，持久以来制约着其寿命。

据悉，研究团队经由过程“界面氧化物楔合”新计谋，采用高在通例电极烧结温度的反映烧结前提来制备新电极，引诱负膨胀质料与钙钛矿电极发生原位反映，于二者界面天生具备“过渡缓冲”作用的新型界面氧化物相，犹如于颗粒间隙打入“力学楔子”，于颗粒标准上按捺电极内部裂纹的萌发与扩大。

使用该计谋，团队乐成开发出新型电极，同时乐成于颗粒界面天生要害楔合相，这些新天生的楔合氧化物具备“中间热膨胀系数特征”——其热膨胀系数介在负膨胀相与正膨胀相之间，可梯度缓冲颗粒间热应力。

为验证这一设计，团队开展试验测试其力学强化效果，发明与原始电极比拟，优化后的新型电极弹性模量晋升102%，硬度晋升138%，断裂韧性到达原始质料的2.3倍，电极-电解质界面的冯・米塞斯应力也降低了22.6%，完全解决体相开裂问题。

是以，电极体现出优秀的持久不变性，其于550℃下连续运行600小时，电阻仅增加3.7%；纵然于室温空气中袒露2年，从头升温至事情温度后，机能仍可恢复并不变运行长达300小时，揭示出极强的情况顺应性。

该研究初次从颗粒界面力学调控视角出发，经由过程高温原位反映构建“应力缓冲—活性加强”一体化界面，不仅为高温固体氧化物燃料电池电尽力学强化设计提供新范式，亦可推广至催化、高温传感器、热电转换等范畴，为解决多相复合质料的力学难题提供普适性思绪。