本文统计和分析了2020年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部无机非金属材料科学处（E02）基金项目的申请受理和资助情况，并介绍了按照科学属性试点分类评审的改革措施，对比分析和总结了基于该改革措施E02基金项目分类评审的相关情况。

研究了固体氧化物燃料电池Sr₂FeMo_0.6Mg_0.25Al_0.15O₆（SFMMA）双钙钛矿阳极的晶体缺陷结构、热膨胀性能、电荷传输特性、氧化还原稳定性以及电化学性能。结果表明：SFMMA室温下为I4/m四方结构，400℃时材料转变为立方结构。SFMMA材料的实际晶体结构式为Sr₂（Fe_0.75Mg_0.25）（Mo_0.6Fe_0.25Al_0.15）O_6-δ，材料晶格中含有大量反位缺陷Fe_B'以及—Fe_B—O—Fe_B'—键，有利于氧空位的形成及氧离子的迁移扩散。SFMMA的热膨胀系数在25~400℃和400~900℃范围内分别为13.0×10^-6 K^-1和17.6×10^-6K^-1，在氢气气氛下600~900℃温度范围内电导率超过35 S·cm^-1，并且具有较快的氧表面交换特性以及非常优异的氧化还原循环结构稳定性。在900，850，800℃和750℃时，湿润H₂（3%H₂O，50 mL/min）气氛中，SFMMA/La_0.4Ce_0.6O₂（LDC）/La_0.8S_r0.2Ga_0.8Mg_0.2O₃（LSGM）/LDC/SFMMA对称半电池面比电阻分别为0.096，0.142，0.239 Ω·cm²和0.447 Ω·cm²。以SFMMA为阳极组装电解质支撑型单电池SFMMA/LDC/LSGM（300 μm）/PrBa_0.5Sr_0.5Co_1.5Fe_0.5O_5+δ，850℃时电池最大功率密度可达886 mW·cm^-2。

以原位析出纳米Co-Fe颗粒的La_0.4Sr_0.6Co_0.2Fe_0.7Nb_0.1O_3-δ（LSCFN）钙钛矿为阳极，考察了直接使用CO-CO₂燃料时的阳极结构演变、单电池电化学性能和稳定性。结果表明：在CO燃料中，ABO₃钙钛矿结构LSCFN转变为A₂BO₄层状钙钛矿结构；在CO中引入少量CO₂后，LSCFN则以单钙钛矿结构为主，并有效抑制了碳沉积。单电池在CO燃料下的最大功率密度可达0.6 W/cm²（850℃），并在n（CO）∶n（CO₂）=5∶1（摩尔比）燃料下运行超过100 h。

设计研制了Al₂O₃-SiO₂-CaO基密封材料，对其高温晶化与软化、热性能、界面黏结特性开展了原位观察，并进行了电堆实际应用验证。结果表明：在不高于1 100℃时该密封材料均为非晶态，850℃开始软化，900~1 000℃出现球化。热重分析表明密封材料在0~960℃的质量损失较小，约为0.06%；密封材料与连接板、电池界面黏结紧密，利于固体氧化物燃料电池（SOFC）电堆密封应用。采用研制的密封材料组装了2个5单元SOFC短堆，分别进行了热循环与稳定性研究。结果表明：2个5单元电堆的开路电压达到6.0 V，平均开路电压1.2 V，电堆1热循环前后在35 A（0.56 A/cm²）条件下输出功率为运行无衰减，电堆2在27 A（电流密度0.43 A/cm²）进行恒流放电，运行300 h较为稳定。

以大面积电池和千瓦级电堆为对象，研究了温度、燃料成分、流量等对阳极支撑型电堆性能的影响。结果表明：温度的影响最大，复数阻抗谱中高频弧对应的活化能最高；欧姆阻抗的活化能较低，表明其不全是离子电导的电阻，还包括双极板的表面电阻和可能的接触电阻。利用干氢气燃料测试时，在开路电压附近表现出较大的活化极化，且其活化能很小，表明该活化极化的速率控制步骤并非是电荷转移过程，而是对应某种表面扩散过程。模拟重整气燃料测试过程中活化极化不明显，但开路电压较低，性能比氢气燃料差。随着电堆工作电流的增加，燃料尾气的温度增加，表现出明显的热效应。

用溶胶-凝胶法合成了无Co的双钙钛矿SmBaFeNiO_5+δ（SBFN）阴极材料，并引入Sm_0.2Ce_0.8O_1.9（SDC）电解质材料制备复合阴极，降低热膨胀系数和优化性能。研究表明：SBFN在30~900℃的平均热膨胀系数为14.1×10^-6K^-1，SBFN-SDC15（质量比为85∶15）复合阴极的平均热膨胀系数降为12.0×10^-6 K^-1。SBFN在425℃时电导率具有最大值，为48 S/cm。700℃时SBFN|SDC|SBFN对称电池的界面极化阻抗（R_p）为0.386 Ω·cm²。在SBFN中引入SDC可以改善其电化学性能，SBFN-SDC10（质量比为90∶10）复合阴极具有最低的R_p，为0.224 Ω·cm²。800℃时，以SBFN和SBFN-SDC10为阴极的单电池，最大功率密度分别为367.6 mW/cm²和507.8 mW/cm²。

以大面积电池和千瓦级电堆为研究对象，在确定的燃料成分、流量、和工作温度下，系统研究了电流阶梯变化、电流脉冲变化、电堆热启停以及冷热循环（冷启停）等工况下电堆的输出性能。结果表明：在小电流区域，电堆的电压和功率能够快速跟踪电流变化；在大电流区域，电池的电压出现波动和弛豫，电堆的功率也出现弛豫。热启停实验结果表明，SOFC电堆对电流的on-off变化具有足够的耐受性，一定数量的热启停不会导致电堆性能的明显衰减。而冷热循环会导致应力释放，引起接触电阻变化，从而使电堆性能衰减，5次以上热循环可使应力释放趋于缓和。

通过柠檬酸-EDTA络合法制备固体氧化物燃料电池阴极材料La_0.6Sr_0.4Co_0.2Fe_0.8O_3-δ（LSCF）粉体。以Sm_0.2Ce_0.8O_1.9（SDC）为电解质，制备了LSCF/SDC/LSCF对称电极。采用浸渍法在LSCF/SDC/LSCF两侧浸渍La（NO₃）₃、Ni（NO₃）₂、Fe（NO₃）₃混合溶液，850℃烧结后得到表面修饰后的阴极材料。研究了浸渍烧结后表面修饰阴极材料的物相结构特征、电化学交流阻抗、电化学催化活性及单电池输出性能。结果表明：通过浸渍法在LSCF阴极表面形成了与LSCF结构相似的La_0.62Sr_0.38Ni_0.03Co_0.19Fe_0.78O_3-δ（LSNCF）固溶体，在表面产生的纳米颗粒提升了阴极材料对O₂的吸附解离能力，并表现出较低的极化阻抗，在800℃时LSNCF阴极材料的极化面电阻为0.083 Ω·cm²，在800℃连续工作7 200 min后，LSNCF阴极材料对称电池极化阻抗为0.117 Ω·cm²。以Ni-SDC为阳极，SDC为电解质，LSNCF为阴极组装阳极支撑单电池，在750℃时最大功率密度为693 mW/cm²。

可逆固体氧化物电池（RSOC）是一种全固态电化学能量转换装置，可以实现化学能和电能的高效洁净可逆转换，有望应用于智能电网领域实现削峰填谷以及规模化可再生能源的转化存储。由于RSOC需要分别在固体氧化物燃料电池（SOFC）及固体氧化物电解池（SOEC）模式下进行可逆、循环切换工作（存在放电/供电及氧化/还原气氛变化），对电极材料性能和物理化学稳定性要求高，迫切需要提高电极催化活性和氧化还原稳定性。介绍了RSOC的工作原理，综述了目前RSOC电极材料的研究成果及研究现状，分析了可逆对称电极材料在RSOC中的应用前景并展望了其未来的发展方向。

开发高效、稳定、廉价的钙钛矿氧化物电极材料是固体氧化物燃料电池（SOFC）进一步商业化发展的关键。目前，研究重点仍集中在解决阳极积碳、硫毒化以及阴极氧还原（ORR）低温性能不佳等问题。最近，有研究报道，一些易还原过渡金属元素掺杂的钙钛矿可以在还原气氛中原位析出该金属并以纳米颗粒的形式“镶嵌”在钙钛矿表面形成“纳米金属-钙钛矿”复合结构。该方法制备的材料具有性能高、抗积碳能力强、可再生性好等优点。从钙钛矿氧化物本体的选择、A/B位掺杂、缺陷调整、以及拓扑离子交换、相变诱发等方面，总结了近年来关于构建纳米（析出金属颗粒）微米（钙钛矿氧化物母体）异质结构（统称纳微异构）钙钛矿氧化物纳米纤维复合电极的研究。此外，总结了具有纳米纤维状形貌的钙钛矿氧化物电极及其结构对于SOFC性能、稳定性的影响，最后提出了该类纳微异构材料的优势、不足和展望。

质子导体基固体氧化物燃料电池（P-SOFC/PCFC）是建立在质子传导机制上的全固态、绿色、经济的发电装置。鉴于目前固体氧化物燃料电池（SOFC）的低温化发展趋势，本综述系统分析了PCFC内部的质子传导机制，总结了目前常见的PCFC电解质和电极材料，探讨了PCFC内部质子传导通道的高效构建问题。在材料研究方面，重点分析了各类PCFC材料的设计理念和目前仍存在的问题。针对PCFC的未来发展趋势，指出开发新型的质子导体电解质和电极材料仍然是目前这一领域亟需进行的工作。

近年来，由于具有极高的理论转化效率，液态金属阳极直接碳固体氧化物燃料电池受到关注；然而，液态金属电极对电解质的腐蚀是降低其性能和限制其寿命的关键因素之一。本文综述了液态金属和氧化物，主要是液态锑（Sb）和氧化锑（Sb₂O₃），对固体氧化物燃料电池常用ZrO₂和CeO₂基电解质的化学和电化学腐蚀研究成果，并讨论了减缓腐蚀程度的途径与可能性。

闪烧技术是一种新兴的陶瓷烧结技术，因具有烧结温度低、功耗低、时间短等显著特点而受到世界范围内的广泛关注。自2010年闪烧现象被报道以来，研究人员在闪烧实验装置的搭建、不同陶瓷材料的闪烧现象、过程参数的控制及优化等方面开展了大量工作，闪烧技术得到了飞速的发展。对闪烧技术的过程参数及影响规律进行归纳和总结，重点对近年来闪烧技术在固体氧化物燃料电池领域的应用进展进行了详细介绍。

固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种清洁、高效的能量转换装置，其性能受制于阴极的氧还原反应，钴基双钙钛矿氧化物PrBaCo₂O_5+δ具有较高的氧表面交换系数和体扩散系数，是近年来备受重视的阴极催化材料。然而，PrBaCo₂O_5+δ在SOFC中的应用受到热膨胀匹配性差等的制约，为此，大量的工作研究了PrBaCo₂O_5+δ的掺杂改性。本文综述了各种掺杂研究，按照掺杂位置分别总结了Pr位、Ba位、Co位和O位的掺杂元素和掺杂量，结合钙钛矿的容忍因子，讨论了掺杂对PrBaCo₂O_5+δ性能的影响，包括晶体结构、氧的非化学计量δ、电导率、热膨胀系数、氧传输性能和电化学性能等。

固体氧化物燃料电池（SOFC）的阳极在使用含硫廉价燃料时极易发生硫中毒现象，导致电池性能迅速衰退。本综述在介绍SOFC电极反应机制的基础上，结合近些年的文献，对不同材料的阳极硫中毒现象进行了汇总，分析了阳极硫毒化和活化规律，深入探究了硫中毒物理与化学机制，总结了硫中毒阳极的再生及活化新方法，并分析了相关再生机制。

介绍了不同形状和类型的固体氧化物燃料电池的各结构部件的常用制备工艺方法，包括：用于平板式支撑体制备的干压法和流延成型法，制备平板膜的涂刷、丝网印刷、离心沉积和旋涂法，管式支撑体制备的注浆成型、挤出成型、热压注、浸涂、凝胶铸模和相转换法，以及用于管式膜制备的涂刷、浸涂、料浆喷涂、电化学气相沉积和热喷涂法。针对每种工艺方法，介绍了其原理和基本工艺操作流程及其在固体氧化物燃料电池制备中的应用，讨论了工艺影响因素。

采用复合溶胶-凝胶法结合后续热处理，制备了具有包埋结构的氧化亚硅/碳（SiO_x/C）复合负极材料。扫描电子显微镜分析结果表明：氧化亚硅纳米颗粒嵌入在无定形碳中。电化学性能测试表明：SiO_x/C复合材料具有较高的比容量、优异的循环稳定性和倍率性能。材料在0.1 A/g的电流密度下100次循环后的可逆比容量为710 mA·h/g，容量几乎无衰减；在1.6 A/g的电流密度下，可逆比容量为380 mA·h/g。优异的电化学性能是由于材料的包埋结构能有效地缓冲SiO_x充放电过程中的体积膨胀，保证材料的结构完整性和电化学循环稳定性。

硅烷添加剂因具有高热稳定性、低可燃性、无毒性、高电导率和高分解电压等优点，近年来成为了锂离子电池电解液新型添加剂的研究热点。本文重点介绍了在硅烷电解液添加剂中Si—O结构、Si—N结构所发挥的作用以及机理，最后对硅烷添加剂的进一步研究趋势和应用前景进行了展望。

采用共沉淀法制备了CoMn₂O₄/还原氧化石墨烯（CoMn₂O₄/rGO）复合电极材料，并研究了石墨烯含量对CoMn₂O₄/rGO复合材料形貌、微观结构及电化学性能的影响。结果表明：CoMn₂O₄纳米颗粒沉积在石墨烯纳米片的表面，随着石墨烯含量的增加，CoMn₂O₄纳米颗粒在rGO表面的分布逐渐均匀，聚集现象消失。CoMn₂O₄/rGO具有高的比表面积及优良的电化学性能，其中CoMn₂O₄/rGO20（rGO质量分数为20%）电容性能最好，在电流密度1 A/g时具有1 420 F/g的比电容。CoMn₂O₄/rGO30（rGO质量分数为30%）的倍率性能和循环稳定性能最好。2 000次充放电后，样品CoMn₂O₄/rGO30在5 A/g时的比电容保持率为94%，样品CoMn₂O₄的比电容保持率为78%。

采用Pechini方法，在Pt/Ti/SiO₂/Si（100）基板上沉积了均质Ca（Mg_1/3Ta_2/3）O₃（CMT），CaTiO₃（CT）和堆叠次序不同以及摩尔比不同的异质Ca（Mg_1/3Ta_2/3）O₃/CaTiO₃（CMT/CT）薄膜。结果表明：以CT为底层的异质CMT/CT薄膜可以形成单一的钙钛矿结构，以CMT为底层的异质薄膜则有杂相产生。对于以CT为底层的不同摩尔比的异质CMT/CT薄膜，随着CMT含量的增加，异质薄膜中CT的衍射峰逐渐减小至消失，而CMT的结晶度变得更强，这说明以CT为缓冲层将有助于上层的CMT形成钙钛矿相。介电性能研究表明：异质CMT/CT薄膜的介电常数高度依赖于CMT的含量，而介电损耗不但与CMT含量有关，还与异质薄膜中界面数有关。当n（CMT）∶n（CT）=1∶1（摩尔比）时，异质的CMT/CT薄膜的介电常数和损耗分别为56和0.038。

由于Ge/Si存在4.2%晶格失配，Si基外延Ge中的穿透位错密度（TDD）极高，导致器件暗电流偏大。低温Ge/Si异质键合可以通过抑制失配位错传播降低Ge薄膜中的TDD，在高质量大失配薄膜制备方面展现出巨大的潜力。然而，Ge/Si键合界面由于亲水反应形成的纳米级氧化层会对异质结性能产生影响。基于载流子基本方程，在键合界面构建载流子非局域量子隧穿模型，通过半经典近似解法研究Ge/Si异质键合界面氧化层厚度（d_O）对异质结暗电流、总电流、光谱响应、带宽等性能的影响，并揭示异质结性能影响机制。研究表明：随着d_O的增加，氧化层对载流子的阻挡效应增强，导致器件暗电流、总电流和光谱响应下降。由于氧化层的分压效应，d_O的增加导致Ge层中电场下降，载流子速率降低，进而导致异质结高频特性变差。为确保键合Ge/Si异质结优异的光电特性，d_O必须控制在0.50 nm以内。

基于固体氧化物电解池（SOEC）的高温电解技术具有能量转换效率高、模块化易组装、应用灵活等优点，是一种极具应用前景的能量转化和存储技术。新型甲烷辅助高温电解模式将SOEC系统与甲烷部分氧化（POM）反应耦合，在有效降低电解能耗的同时制备高品位合成气。这种新型SOEC模式打通了电、热、气等不同能源网络，能够高效、灵活地实现不同能量之间的转化，实现能量和资源的最优利用。本文简述了甲烷辅助SOEC模式的研究进展，详细分析和阐述了该种新型SOEC模式下电解池的热力学参数、Nernst电势、电化学性能、产物组成和能量结构及效率，同时，总结了适用于甲烷辅助SOEC模式的电极体系的研究现状，最后对甲烷辅助SOEC模式的应用前景进行了展望。

通过一步水热法制备了AgBr/ZnO复合光催化剂，并采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、紫外-可见光漫反射光谱仪和光致发光光谱仪对样品进行表征，分析了AgBr/ZnO体系的合成对材料光催化性能的影响。以罗丹明B溶液为目标污染物，研究复合催化剂的光催化活性。结果表明：在制备的复合样品中，AgBr与ZnO摩尔比为1∶5时（AgBr/ZnO-2）光催化活性最好，在可见光照射下，60 min对罗丹明B的降解率可达98.98%，相比于ZnO光催化活性明显提升，降解速率常数提升了11.08倍；与商用TiO₂（P25）相比，降解速率常数提升了10.14倍，这主要归因于AgBr/ZnO拥有比ZnO更低的电子空穴复合概率，且复合催化剂的光学吸收带边发生红移，从而增强了对可见光的吸收。