近日，合肥综合性国家科学中心能源研究院可再生中心李文明、毕文团团队在直接氨质子陶瓷燃料电池（DA-PCFCs）关键阳极材料研究中取得重要突破。相关成果以研究院为第一完成单位，发表于催化领域顶级期刊Applied Catalysis B: Environment and Energy（影响因子21.1），论文题为In-situ exsolved Ru-Fe alloy on Sr₂Fe_1.4Ru_0.1Mo_0.5O_6-δ for enhanced ammonia decomposition acti vity and durability in protonic ceramic fuel cells。

DA-PCFCs作为可将无碳燃料氨直接转化为电能的先进能源技术，兼具高效率和环境友好优势，是助力能源绿色转型的关键方向。但该技术长期受两大瓶颈掣肘：氨分解动力学缓慢（NH键能高达941?kJ?mol^–1）和传统镍基阳极易发生氮化与颗粒粗化，导致电池性能快速衰减。针对两大核心难题，研究团队创新提出多功能阳极设计：在常规Ni-BZCYYb阳极表面涂覆一层Sr₂Fe_1.4Ru_0.1Mo_0.5O_6-δ（SFRM）钙钛矿催化层。电池工作时，该层原位析出均匀分散、抗烧结的Ru-Fe合金（RFA）纳米颗粒，并通过强金属-载体相互作用（SMSI）牢牢锚定，同步破解催化活性低和结构不稳定痛点。性能测试显示，改性单电池表现出行业领先水平：在700?℃、氨燃料下峰值功率密度达到1.02?W?cm^–2，较未改性电池提升15.9%；在0.4?A?cm^–2恒流放电下稳定运行超过100?小时，电压无明显衰减，稳定性优势显著。

该成果成功实现了高催化活性与长期运行稳定性的协同统一，不仅为DA-PCFCs的高效稳定运行提供了切实可行的材料解决方案，更推动无碳氨燃料发电技术向产业化、规模化发展迈出关键一步，对助力全球能源绿色转型、实现“双碳”目标具有重要的战略意义与应用价值。

图1. （a、b）NiO-BZCYYb和（c、d）SFRM在700 ℃下H₂还原10小时前后的FESEM图像。（e）原位析出纳米颗粒的TEM图像。（f）RFA纳米颗粒的HRTEM图像。（g）r-SFRM的元素分布图及（h）EDS能谱。

图2. （a，c）未修饰和（b，d）SFRM修饰的单电池在H₂和NH₃燃料中的电流-电压-功率密度曲线。（e）未修饰和SFRM修饰的单电池在700 ℃下NH₃燃料中的电压稳定性测试。（f）SFRM修饰的单电池结构示意图。（g）本研究与近年报道工作的最高功率密度比较。