质子陶瓷燃料电池（PCFCs）因其在中温条件下出色的性能而备受青睐。
然而，其发展受到缓慢的氧动力学和缺乏高度兼容的正极的限制。
通过原位析出法生产的纳米催化剂已成为克服传统PCFCs正极催化剂局限性的有前途的解决方案。
基于此，2025年3月17日，南华大学陶泽天等人在国际知名期刊Advanced Functional Materials发表题为《Topological Ion Optimized Composite Cathode for Proton-Conducting Solid Oxide Fuel Cells》的研究论文。
在此基础上，作者通过原位离子拓扑工程合成了一种新型的三相复合正极，以提升PCFCs的性能。
通过将过渡金属钒（V）引入到BaCe0.25Fe0.75O3-δ（BCF）中，在正极表面形成了BaFe2O4纳米颗粒，同时创建了BaCeO3-BaFe1-xVxO3共催化的界面。
该复合正极展现出卓越的氧吸附-解离能力，并且作为高效的质子传导载体。
自组装的BaFe2O4具有较低的热膨胀系数，从而降低了材料的整体热膨胀，提高了正极与电解质的相容性。
此外，正极的稳定性和催化活性也得到了显著提升。
采用BCF-V作为正极的PCFCs在650°C下实现了令人印象深刻的1.73 W cm−2的功率密度，并且在600°C下稳定运行超过200小时。
Topological Ion Optimized Composite Cathode for Proton-Conducting Solid Oxide Fuel Cells，Adv. Funct. Mater., 2025. https://doi.org/10.1002/adfm.202501995
