PrBa0.5 Sr0.5 Co1.5 Fe0.5 O5+δ 双钙钛矿阴极材料的合成与电化学性能：面向中温固体氧化物燃料电池的高效稳定氧离子导体研究

　　为应对中温固体氧化物燃料电池（IT-SOFCs）阴极材料在高温循环下的性能衰减问题，研究人员系统探究了PrBa0.5 Sr0.5 Co1.5 Fe0.5 O5+δ （PBSCF）双钙钛矿材料的结构稳定性与电化学行为。通过XPS、TGA和电导率测试，发现PBSCF在600°C下电导率达427.8 S cm?1 ，800°C极化电阻仅0.071 Ω cm2 ，为IT-SOFCs阴极设计提供了高性能候选材料。

　　

在全球气候变暖与能源危机的双重压力下，开发高效、清洁的能源转换技术成为当务之急。固体氧化物燃料电池（SOFC）因其高达60%的能量转换效率备受关注，但传统阴极材料如镧锰氧化物（LaMnO₃
, LSM）在中低温下离子电导率骤降，严重制约其商业化应用。为此，具有混合离子-电子传导特性的双钙钛矿材料（AA'B₂
O_5+δ
）成为研究热点，其中PrBa_0.5
Sr_0.5
Co_1.5
Fe_0.5
O_5+δ
（PBSCF）因其优异的氧表面交换速率和结构稳定性脱颖而出。然而，此前研究多聚焦于室温性能，对其在实际高温工况下的演变机制缺乏系统认知。

为填补这一空白，中国台湾地区的研究团队在《International Journal of Hydrogen Energy》发表论文，通过溶胶-凝胶法合成PBSCF粉末，结合高温X射线衍射（HT-XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和热重分析（TGA）等多尺度表征技术，揭示了材料在600-800°C循环过程中的结构-性能关联规律。

Materials
研究采用硝酸盐前驱体通过溶胶-凝胶法制备PBSCF粉末，关键原料包括硝酸钡、硝酸钴等，通过高温烧结获得单相材料。

Result and discussion
HT-XRD证实PBSCF在高温下保持P4/mmm空间群结构，无相变发生。XPS分析发现升温过程中钴/铁氧化态升高，形成更多氧空位，且该变化在降温后部分保留。TGA显示三次热循环后出现0.5%不可逆重量损失，归因于晶格氧释放。电化学测试表明，PBSCF在600°C电导率高达427.8 S cm^?1
，100小时运行后仅衰减0.21%。对称电池在800°C的极化电阻初始值为0.071 Ω cm²
，三次循环后增至0.092 Ω cm²
，仍优于多数报道材料。

Conclusion
研究证实PBSCF在高温循环中通过形成稳定氧空位维持优异性能，其电导率衰减率（0.21%/100h）和极化电阻（<0.1 Ω cm²
）均达到IT-SOFCs阴极材料的领先水平。该工作不仅阐明了PBSCF的高温行为机制，更为设计长寿命SOFC阴极提供了理论依据与技术支撑。

重要意义
这项研究首次系统揭示了PBSCF在热循环条件下的动态演变规律，解决了中温SOFC阴极材料性能衰减的核心难题。通过优化Co/Fe比例（1.5:0.5）实现的电导率-热膨胀系数平衡，为开发下一代高效稳定能源材料树立了新标杆。