随着氢能在清洁能源体系中核心地位的确立，质子陶瓷电解池（PCECs）凭借高能效和中低温运行优势，成为绿色制氢的重要技术方向。然而，其稳定运行对氧电极提出了快速质子传导、高效蒸汽管理和优异催化活性的协同要求。传统钙钛矿氧电极因耐水性不足和质子电导率有限，难以满足PCECs运行条件下对水传输与界面稳定性的需求，因此亟需开发新型高性能氧电极材料。

该研究构建了一种在高温水蒸气条件下能够发生可逆相变并形成水合羟基氧化物的Ruddlesden-Popper（RP）型氧电极Sr₃(Co_0.8Fe_0.1Nb_0.1)₂O_7-δ（SCFN-RP），成功突破了单一钙钛矿的水合极限。研究首次采用微晶电子衍射（MicroED）结合密度泛函理论（DFT）计算，揭示了RP结构中层间质子捕获位点的形成机制。水合羟基氧化物的形成构建了跨界面氢键网络，新增质子传输位点并形成多步跳跃迁移路径，突破了RP相质子传输局限于二维层内路径的瓶颈，大幅加速质子传输与水合过程。因此，SCFN-RP在550°C、1.3 V下实现了1.01 A cm^-2的电流密度。该研究强调了RP型钙钛矿中可逆水合羟基氧化物的关键作用，为设计高性能PCECs氧电极提供了新思路。

该成果近期发表在Energy & Environmental Science期刊上，通讯作者是化工学院周嵬教授、苏州实验室周川、科廷大学邵宗平教授，文章第一作者为化工学院2022级博士生费美娟。该工作获得国家自然科学基金和江苏省基础研究计划资助。

作者：化工学院；审核：鞠永干、潘宜昌