朴俊英教授（世宗大学）联合宋善珠教授（全南国立大学）和韩正宇教授（首尔国立大学），在《自然能源》（Nature Energy）发表了题为《基于BaCe0.7Zr0.1Y0.1Yb0.1O3−δ的复合空气电极用于可逆固体氧化物电池》的研究成果。
传统设计的局限
过去 40 多年中，固体氧化物电池的复合空气电极通常采用“电子导体 + 掺钆氧化铈（GDC，氧离子导体）”的组合。虽然这一方案已成为主流，但其电化学反应主要局限在狭窄的界面区域，限制了整体反应活性和性能发挥。
引入 BCZYYb：从质子导体到高效 MIEC
为突破这一瓶颈，研究团队以 BaCe0.7Zr0.1Y0.1Yb0.1O3−δ（BCZYYb）替代传统的 GDC。BCZYYb通常被视为质子导体，但研究发现，在空气环境下它同时展现出高度平衡的氧离子和空穴导电性，可作为真正意义上的混合离子-电子导体（MIEC）使用。
这种平衡的多载流子传导特性，使 BCZYYb 能在复合空气电极中承担更为关键的角色，突破以往仅在界面附近发生反应的限制。
与 GCCCO 组合构建高效界面
在此基础上，团队将 BCZYYb 与错配层状氧化物催化剂 Gd0.3Ca2.7Co3.82Cu0.18O9-δ（GCCCO）复合使用。在 BCZYYb/GCCCO 界面处形成了内建的扩散电双层，使活性反应区域从传统的窄界面扩展到更宽广的体相区域。
这一界面结构显著强化了电化学表面反应动力学和界面扩散过程，从而大幅提升了电极的整体电化学性能。
性能与稳定性创纪录
GCCCO 的板状形貌不仅有利于气体在电极内部的高效扩散，还在高温运行条件下保持了优异的热稳定性。在 800°C 条件下，GCCCO–BCZYYb 复合空气电极表现出极为突出的性能：
- 燃料电池模式下，峰值功率密度达到 7.08 W·cm⁻²；
- 电解模式下，在 1.3 V 电压下电流密度达到 7.88 A·cm⁻²。
这两项指标均超过此前所有已报道的复合空气电极水平。
当在传统 MIEC 催化体系中用 BCZYYb 替代 GDC 后，整体性能提升幅度达到 38%–129%，显示出该设计策略具有良好的通用性和推广潜力。
在经受反复高应力工况的 200 小时耐久性测试中，电池性能几乎没有出现衰减，充分证明了该体系在长期高温运行下的卓越稳定性。
研究意义与应用前景
朴俊英教授指出，这项研究表明，在复合空气电极中对离子导体的选择远比以往认知中更为关键。将 GDC 替换为 BCZYYb 带来了超出预期的性能跃升。
研究团队认为，将导电性质平衡良好的 MIEC（如 BCZYYb）与板状结构催化剂（如 GCCCO）相结合，为新一代复合空气电极提供了全新的设计思路。这一策略有望加速可逆固体氧化物电池的商业化进程，尤其是在未来氢能转型和大规模清洁能源储存应用中发挥重要作用。
