Nature Communications：高熵钙钛矿阳极让甲烷固体氧化物燃料电池兼顾反应活性和抗积碳

学术圈重大事件 · 发布 2026-06-20T21:15:00+08:00 · 更新 2026-06-20T21:20:09+08:00

核心结论

Nature Communications 6 月 19 日发表北京理工大学团队论文，提出用熵驱动的有序-无序转变重构钙钛矿阳极，在 PrBaFe2O5+δ 的 Pr 位引入五种等摩尔稀土阳离子，形成 A 位无序高熵阳极。论文报告该阳极促进氧空位形成和水合能力，在 700 摄氏度湿甲烷条件下峰值功率密度达 774.53 mW cm-2，并稳定运行超过 1000 小时。

据 Nature Communications 6 月 19 日上线的论文 “Entropy-driven order-to-disorder transition in perovskite anodes for high-performance solid oxide fuel cells”，北京理工大学团队把固体氧化物燃料电池阳极设计的重点放到原子尺度离子有序调控上。固体氧化物燃料电池可把甲烷等可运输烃类直接转化为电力，但烃类燃料下的碳沉积、反应动力学不足和阳极长期稳定性，一直限制其从氢气场景外扩到更灵活燃料系统。

论文选择层状有序钙钛矿 PrBaFe2O5+δ 作为模型，在 Pr 位引入 La、Pr、Sm、Gd、Y 五种等摩尔稀土阳离子，形成 La0.2Pr0.2Sm0.2Gd0.2Y0.2BaFe2O5+δ 高熵阳极。作者称，这种熵驱动的有序到无序转变能促进氧空位形成，并提高阳极水合能力，从而同时加速烃类蒸汽重整和碳去除过程。页面摘要给出的关键数据是：在 700 摄氏度、湿甲烷（3 vol% H2O）条件下，峰值功率密度为 774.53 mW cm-2，稳定性测试超过 1000 小时。

这条进展适合作为材料与能源方向的重大事件，是因为它和上一轮已收录的氧电极抗铬中毒工作构成另一侧瓶颈：一个处理氧电极污染，一个处理阳极烃氧化与积碳。对 SOFC 研究者而言，若阳极离子无序能够被稳定控制，高熵氧化物就不只是“多元素掺杂”的经验路线，而可能成为调节氧空位、表面水化和抗积碳能力的可设计框架。

仍需观察的是，论文证据来自单篇开放论文和特定材料体系，1000 小时稳定性虽有意义，但距离实际电堆寿命、热循环、燃料杂质和大面积制备要求仍有距离。后续要看不同烃类燃料、真实堆栈、批量合成一致性，以及高熵组分带来的成本和材料回收问题。

信息来源

• Nature Communications：Entropy-driven order-to-disorder transition in perovskite anodes for high-performance solid oxide fuel cells
• DOI：10.1038/s41467-026-74549-0

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、DOI、源数据、透明同行评审文件和利益冲突声明。证据边界在于论文仍为未编辑早期版本，且工程化电堆寿命、热循环和燃料杂质耐受尚未由独立系统级验证确认。

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