An Efficient High‐Entropy Perovskite‐Type Air Electrode for Reversible Oxygen Reduction and Water Splitting in Protonic Ceramic Cells

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作者
Fan He,Yucun Zhou,Tong Hu,Yangsen Xu,Mingyang Hou,Feng Zhu,Dongliang Liu,Hua Zhang,Kang Xu,Meilin Liu,Yu Chen
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (16): e2209469-e2209469 被引量:185
标识
DOI:10.1002/adma.202209469
摘要

Abstract Reversible protonic ceramic electrochemical cells (R‐PCECs) are emerging as ideal devices for highly efficient energy conversion (generating electricity) and storage (producing H 2 ) at intermediate temperatures (400–700 °C). However, their commercialization is largely hindered by the development of highly efficient air electrodes for oxygen reduction and water‐splitting reactions. Here, the findings in the design of a highly active and durable air electrode are reported: high‐entropy Pr 0.2 Ba 0.2 Sr 0.2 La 0.2 Ca 0.2 CoO 3− δ (HE‐PBSLCC), which exhibits impressive activity and stability for oxygen reduction and water‐splitting reactions, as confirmed by electrochemical characterizations and structural analysis. When used as an air electrode of R‐PCEC, the HE‐PBSLCC achieves encouraging performances in dual modes of fuel cells (FCs) and electrolysis cells (ECs) at 650 °C, demonstrating a maximum power density of 1.51 W cm −2 in FC mode, and a current density of −2.68 A cm −2 at 1.3 V in EC mode. Furthermore, the cells display good operational durabilities in FC and EC modes for over 270 and 500 h, respectively, and promising cycling durability for 70 h with reasonable Faradaic efficiencies. This study offers an effective strategy for the design of active and durable air electrodes for efficient oxygen reduction and water splitting.
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