固体氧化物电池（Solid oxide cells，SOCs）的高效能应用可以分为两种形式，一种是SOFC，即固体氧化物燃料电池，通过氧化燃料产生电能；另一种是SOEC，即固体氧化物电解池，通过电解水产生氧气和氢气。从原理上讲，SOEC可以看作是目前研究较多的SOFC的逆过程。两种应用具有能量转换率高、燃料可选范围广等优点，被认为是一种很有发展前途的可逆电池。SOC的核心技术就是多孔电极和电解质的制备，对于电极，能制备出具有耐久性、催化活性高、并且合成方法简单价格低廉的材料，一直是研究者们追求的目标。

  近日，英国圣安德鲁斯大学的Jae-ha Myung、Dragos Neagu、David N. Miller、John T. S. Irvine在Nature上发表文章，通过电化学极化溶出的方法制备的催化剂，大大缩短了之前报道的氧化还原溶出的方法所需的时间。同时催化剂性能更加优异，通过调节电压可以实现可逆过程，作者称之为“电化学开关”。（Switching on electrocatalytic activity in solid oxide cells. Nature, 2016, 537, 528-531, DOI: 10.1038/nature19090）

  先简单介绍一下催化剂的溶出的机理。作者采用La0.43Ca0.37Ni0.06Ti0.94O3-γ（~10μm） | Zr0.89Sc0.1Ce0.01O2-γ（~80-140μm） |  Zr0.89Sc0.1Ce0.01O2-γ–（La0.8Sr0.2）0.95MnO3-γ（~ 20μm） 作为电池体系，在还原条件下（比如H2），氧离子会被氢气夺走，晶格中产生氧空位。同时，晶格中的离子会得到电子，并以纳米颗粒的形式溶出。

  图片来源：Nature

  之前报道的氧化还原溶出法制备的复合纳米催化剂需要10-30小时，而通过电化学极化溶出的方法，研究者仅仅需要150秒。比较两种方法得到催化剂，后者溶出的Ni颗粒更多，溶出深度也更深。

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  “电化学开关”不但表示通过电化学极化溶出的方法制备的催化剂，同时还意味着在700度~900度之间，固体氧化物可以实现SOEC和SOFC的切换。研究者将其应用于SOFC模式下，催化性能（1.3 W/cm2）比之前报道的催化剂（0.2 W/cm2）提高了近7倍。

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  这一方法，可以在氧化物电极上简单快速产生高催化活性的纳米结构材料，所需时间仅以秒计，而且这种电极结构在SOFC和SOEC模式下均表现良好，这为在一个高性能、易制造的器件中整合SOFC和SOEC提供了概念验证。