科技日報(bào)記者 符曉波
3月31日，記者從廈門大學(xué)獲悉，該校能源學(xué)院孫毅飛副教授團(tuán)隊(duì)與利物浦大學(xué)屠昕教授、科廷大學(xué)邵宗平教授合作，首次應(yīng)用多基因共表達(dá)策略，設(shè)計(jì)篩選出用于可逆固體氧化物電池的電催化劑，并發(fā)現(xiàn)對催化性能起決定性作用多參數(shù)協(xié)同效應(yīng)，為未來氧化物電催化劑的設(shè)計(jì)提供了新思路。相關(guān)研究成果于近日發(fā)表在國際期刊《自然·通訊》。
固體氧化物電池是高效的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備，但作為其關(guān)鍵組成部分的傳統(tǒng)鈣鈦礦型空氣電極因活性有限、穩(wěn)定性差和電化學(xué)性能衰減快等問題，嚴(yán)重制約電池的效率和使用壽命。因此，研究和改進(jìn)傳統(tǒng)鈣鈦礦型空氣電極的性能對于提升固體氧化物電池的應(yīng)用效果具有重要意義。
在這項(xiàng)研究中，研究人員一改傳統(tǒng)單一描述優(yōu)化材料的思路，構(gòu)建了包含50多種鈣鈦礦的材料庫，并基于創(chuàng)新開發(fā)的可解釋機(jī)器學(xué)習(xí)流程，在177100種未探索的成分中篩選并驗(yàn)證了3種優(yōu)異的電催化劑。
該研究成果為復(fù)雜氧化物的熵調(diào)控工程與催化功能性之間建立了定量框架，打破了單一描述符預(yù)測材料性能的局限，展示了多基因共表達(dá)策略在材料設(shè)計(jì)中的強(qiáng)大潛力。這一方法學(xué)不僅適用于固體氧化物電池領(lǐng)域，也為其他功能材料的開發(fā)提供了新思路。
