近日，我院唐伟建副研究员与合肥综合性国家科学中心能源研究院科研团队开展联合研究，在直接氨质子陶瓷燃料电池关键阳极材料研发方面取得重要进展。相关研究成果以《In-situ exsolved Ru-Fe alloy on Sr2Fe1.4Ru0.1Mo0.5O6-δ for enhanced ammonia decomposition activity and durability in protonic ceramic fuel cells》为题，发表于催化和能源领域顶级期刊《Applied Catalysis B: Environment and Energy》（最新影响因子21.1），合肥理工学院为论文通讯作者单位。
直接氨质子陶瓷燃料电池以无碳、高储氢密度的氨为燃料，是氢能高效利用与绿色发电的重要技术方向。但传统镍基阳极普遍存在氨分解活性不足、高温易氮化、镍颗粒易粗化等问题，严重制约电池性能与长期稳定性。针对这一行业难题，研究团队创新性地在传统Ni-BaZr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1O3-δ金属陶瓷阳极表面，构筑Sr2Fe1.4Ru0.1Mo0.5O6-δ钙钛矿催化层，在电池运行条件下实现Ru-Fe合金纳米颗粒原位均匀析出。
该设计借助强金属载体相互作用实现双重功能：一方面显著降低氨脱氢反应能垒，提升氨分解与电化学反应动力学；另一方面有效抑制镍颗粒粗化与阳极氮化，提升结构稳定性。实验结果显示，改性单电池在700℃氨燃料条件下峰值功率密度达1.02 W·cm-2，较未改性体系提升15.9%，并在氨气氛中稳定连续运行超100小时，为提升直接氨燃料电池的长期运行稳定性提供了有效解决方案。
图1 直接氨质子陶瓷燃料电池阳极氨分解机理示意图
图2 改性前后阳极的电池性能与稳定性对比测试结果
图3 密度泛函理论计算揭示Ru-Fe合金对氨分解反应路径的优化机制
结合实验表征与密度泛函理论计算，团队系统阐明了原位析出Ru-Fe合金对氨分解路径的优化机制，为高性能、长寿命直接氨燃料电池阳极设计提供了全新策略与材料支撑。该成果不仅推动了质子陶瓷燃料电池技术进步，也为氨作为储氢载体的规模化应用提供了重要支撑。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2026.126664
（供稿：唐伟建）