Nature Communications：多尺度钙钛矿电极把固体氧化物电池铬中毒问题推向可工程化抑制

学术圈重大事件 · 发布 2026-06-20T20:11:00+08:00 · 更新 2026-06-20T20:19:35+08:00

核心结论

Nature Communications 6 月 20 日发表固体氧化物电池电极论文，提出一种面向可逆固体氧化物电池的“三重屏障”钙钛矿氧电极设计：用 Ba 稳定晶格并抑制 SrO 偏析，用 BaCoO3 纳米域捕获铬，再以微量 Mo 调节表面酸碱性。论文报告该电极在 750 摄氏度下极化电阻为 0.058 欧姆平方厘米，并在铬源存在下约 1000 小时稳定运行，为高温电化学器件耐久性提供了可验证路线。

Nature Communications 6 月 20 日上线论文 “Overcoming chromium poisoning in solid oxide cells through multiscale perovskite engineering”。可逆固体氧化物电池可在发电和电解之间切换，是氢能、储能和高温电化学转化中的关键器件之一；但氧电极常受铬挥发物污染和氧反应动力学迟缓限制，长期运行时性能衰减会削弱系统可靠性。

论文提出的方案不是单一掺杂，而是三层协同设计：Ba 进入晶格后降低 SrO 偏析倾向，BaCoO3 纳米域用于捕获铬，B 位微量 Mo 调节表面酸性，目标是同时处理活性和抗铬中毒两个矛盾指标。作者以 La0.6Sr0.1Ba0.35Co0.2Fe0.78Mo0.02O3-delta 为代表材料，报告 750 摄氏度下极化电阻达到 0.058 欧姆平方厘米，较 LSCF 低 70.4%；800 摄氏度下功率密度为 1.352 瓦每平方厘米，1.5 伏下电解电流密度为 2.08 安每平方厘米。

更值得关注的是耐久性证据。论文称，在 0.5 安每平方厘米且存在铬源条件下，单电池稳定运行约 1000 小时；定量表征和热力学分析显示 SrCrO4 形成受到抑制，铬侵入较浅。密度泛函理论进一步指向 Ba 和 Mo 共同削弱 CrO3 吸附，这让材料设计从经验筛选推进到可解释的界面化学机制。

这条进展的影响对象包括固体氧化物燃料电池、固体氧化物电解池、氢能系统和高温电化学材料团队。若相关氧电极设计能迁移到不同电池结构和真实堆栈环境，铬中毒可能从“必须靠系统隔离和运行折中处理”的可靠性问题，变成可在电极材料层面主动缓解的工程变量。

边界同样需要说明。论文为开放论文且有单电池长时测试，但 1000 小时仍短于商业堆栈寿命要求；实验材料、密封件、连接体和热循环条件也未等同于真实电堆场景。后续要看多批次制备、热循环、堆栈级验证以及与成本和制造工艺的兼容性。

信息来源

• Nature Communications：Overcoming chromium poisoning in solid oxide cells through multiscale perovskite engineering
• DOI：10.1038/s41467-026-74650-4

可信度说明

来源为 Nature Communications 同行评议开放论文，页面列出发表日期、摘要、作者、机构、资助、DOI、源数据和许可信息。证据来自材料表征、电化学测试、热力学分析和 DFT 计算；商业堆栈寿命、热循环与规模制造仍未由独立系统级测试验证。

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