电极

这种“先识机理，再选结构”的思路，为氧电极设计提供了一个可迁移的方法论。

需要强调的是，该研究并不是要否定“高比表面积”策略的普遍价值，而是提示：电极设计应首先识别反应的主要限制步骤，再选择与之匹配的微观结构。

长期以来，氧电极设计有一条常见的经验法则：比表面积越大，活性位点越多，性能越好。

南京工业大学：质子陶瓷电池氧电极“大晶粒”设计新思路—机理匹配，而不是电极比表面积“越高越好”-清华大学出版社学术期刊的博文南京工业大学：质子陶瓷电池氧电极“大晶粒”设计新思路—机理匹配，而不是电极比表面积“越高越好”精选

因而，纳米化、浸渍、原位析出等策略被广泛用于增加电极的比表面积。

BaCoO3基钙钛矿是备受关注的氧电极材料，但它也存在一些本征问题：热循环过程中可能发生相变并产生微裂纹，单元素掺杂有时会加剧晶格畸变，高温烧结时甚至出现不可逆的结构退化。

于晓乐，南京工业大学材料科学与工程学院博士研究生，主要研究方向为质子陶瓷燃料电池电极材料与电解质材料。

本文的结论应当被理解为“在该体系中、基于当前证据的机制解释”，而不是对所有电极材料的一般性定论。

从“反应步骤限速”出发设计电极微观结构：本研究不是简单比较不同形貌电极的性能，而是先通过电导率弛豫、电化学阻抗谱/DRT等手段，判断体系更接近哪种PC-ORR路径；

再根据反应限制步骤，选择与之匹配的电极微观结构。

南京工业大学材料科学与工程学院崔升教授、葛林副教授团队在JournalofAdvancedCeramics发表研究论文，以Sc-Ce共掺杂BaCoO3体系（BCSCe）为例，尝试回答一个问题：氧电极的微观结构，是否应该由反应机理来决定？

总结与展望：本研究的主要贡献不在于“发明了一种新材料”，而在于提供了一个更一般的设计思路：电极微观结构设计，应服从于反应机理和速率控制步骤；

②加氢‑脱氢路径：质子直接参与电极反应，体相质子传输可能成为主要限制因素。

但问题在于：如果电极反应的控速步骤不在表面，而在体相质子传输，那么“高比表面积”带来的大量纳米晶界，是否会阻断质子传导？

在BaCoO3基体系中，Sc-Ce共掺杂带来了原位双相结构，也改变了质子参与电极反应的方式。

研究结果表明，在本文研究的BCSCe体系中，当电极反应更倾向于受质子传输影响时，微米级大晶粒电极比纳米电极表现出更好的质子摄取能力、更高的质子电导率和更优的单电池性能。

近年来，有学者提出了质子耦合氧还原反应（PC-ORR）路径分类的分析框架，将氧电极反应大致归为两类：

这说明质子直接参与了电极反应，该体系更倾向于“加氢-脱氢”路径，体相质子传输对电极过程有重要影响。

需要再次强调，质子陶瓷电池氧电极的反应机理目前仍是领域内活跃的研究方向，不同材料体系之间也可能存在明显差异。

但这条法则隐含一个前提——电极反应的速率控制步骤发生在材料表面。

因而，纳米化、浸渍、原位析出等策略被广泛用于增加电极的比表面积。