燃料电池科技前沿：氧缺陷三重钙钛矿作为高活性和耐用的双功能电催化剂用于氧电极反应

  【引言】对于可再次生产的能源转换和存储设备，如燃料电池和金属-空气电池，具有至关重要的意义。基于钙钛矿的氧电催化剂慢慢的变成了有希望的非贵金属双功能电催化剂，但其催化活性和稳定能力仍有待提升。目前基于贵金属的电催化剂主要用作氧电极催化剂，因为它们具备优秀能力的活性，然而，贵金属催化剂过于昂贵且稀缺。因此，高活性的，耐用且成本有效的双功能氧电极的催化剂的设计至关重要。

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  （D）具有NBED图案的NBCFM催化剂的HRTEM图像。左侧插图显示了NBED模式。右插图显示了观察单位晶格的黄色虚线矩形截面的原子分辨率图像，a和c轴的晶格参数以及沿a和c方向的线轮廓；

  （A）BSCF，NBSCF和NBCFM在循环之前（实线）和之后（虚线）的OER极化曲线，及相应的塔菲尔图（插图）；

  （B）BSCF，NBSCF和NBCFM在循环之前（实线）和之后（虚线）的ORR极化曲线；

  图3.钙钛矿，NBCFM/N-rGO和贵金属催化剂的双功能氧电极活性和耐久性

  （C）NBCFM/N-rGO的氧电极活性与先前报道的双功能催化剂的比较。x轴上的数字表示参考数字。

  （D）在耐久性测试后，钙钛矿基催化剂和贵金属催化剂的OER电势增加和ORR电势降低。

  （A）使用碘量滴定法计算钙钛矿氧化物材料中B位氧化态的氧缺乏量（）；

  三重钙钛矿NBCFM对于氧电极反应表现出优异的电催化活性和耐久性/稳定性。与BSCF和NBSCF相比，重复堆叠的镧系元素引起NBCFM三钙钛矿中晶格的结构变形，产生额外的氧空位。NBCFM中的额外氧空位对提高NBCFM对OER和ORR的催化活性和耐久性/稳定性起着及其重要的作用，优于BSCF和NBSCF。有必要注意一下的是，当NBCFM与N-rGO杂交时，所得到的NBCFM/N-rGO在钙钛矿基催化剂中表现出最好的氧电极活性。NBCFM提高氧电极活性可归因于其富氧缺陷结构，低电荷电阻，以及O2p和Co3d轨道之间的小共价性。新开发的三重钙钛矿NBCFM催化剂可在各种能源设备中找到广泛的应用，如再生燃料电池和中温可逆固体氧化物燃料电池。

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