关键词：（1）固体氧化物电池；（2）电极动力学；（3）数值计算；（4）质子导体

一、面向可逆能源转化与多元燃料利用的固体氧化物电池与热电系统

面向高效发电、绿氢制备与多元燃料清洁利用，开展固体氧化物燃料电池/电解池及质子导体可逆固体氧化物电池研究。围绕电极反应动力学、界面传输及热—质—电多场耦合机制，结合电化学表征、理论建模与多尺度数值模拟，揭示材料组成、微结构及运行工况对电池性能与稳定性的调控规律。在此基础上，发展适用于天然气、甲醇及多种碳基燃料的广谱燃料发电单元，进一步开展大尺寸电池、电堆模块及热电系统的结构设计、能量管理与智能调控，构建从“材料与界面—单电池—电堆—能源系统”贯通的高效固体氧化物能源转换技术体系。

二、 电化学界面反应与跨尺度理论建模

聚焦固体氧化物电池界面反应与能质传递的本征机制，面向复杂电极中吸附、解离、电荷转移与离子输运等关键基元过程，构建具有物理约束的反应动力学模型，解析反应路径、速率控制步骤及界面协同机制。进一步融合微观反应动力学、介观微结构传输与宏观热—质—电多物理场耦合，发展跨尺度数值模拟与性能预测方法，建立“材料本征性质—界面反应—电极微结构—器件性能”之间的定量关联，为新型电极材料设计、复杂工况预测及高性能固体氧化物电池优化提供理论基础。

三、 原子尺度界面构筑与能源催化

面向高温水分解与 CO₂ 电化学转化等关键能源催化过程，发展基于原子层沉积的原子尺度表界面精准构筑方法，实现活性位点、界面电子结构及局域配位环境的可控调节。通过构建纳米薄膜、异质界面与限域活性结构，揭示催化剂组成、界面结构与反应活性之间的构效关系，调控高温水分解及 CO₂ 活化、吸附与转化过程中的关键反应路径。进一步结合电化学表征与理论计算，建立“原子尺度结构—界面电子态—反应动力学—催化性能”的关联，为高效能源转化催化剂的理性设计与精准制备提供新方法。

Selected Paper

Conformally coated scaffold design using water-tolerant Pr1.8Ba0.2NiO4.1 for protonic ceramic electrochemical cells with 5,000-h electrolysis stability. Nature Energy, 10: 890–903 (2025). Hanchen Tian, Wei Li*, Yueh-Lin Lee, Hongkui Zheng, Qingyuan Li, Liang Ma, Debangsu Bhattacharyya, Xiujuan Chen, Dawei Zhang, Guosheng Li, Yi Wang, Li Li, Qingsong Wang, Fang Xia, Muhammet Kartal, Zhuozhao Shao, Matthew R. Rowles, Wenyuan Li, Wissam A. Saidi, Cijie Liu, Xuemei Li, Jian Luo, Xiaolin Li, Kai He* & Xingbo Liu*

An efficient and robust triple-phase nanocomposite air electrode for reversible proton ceramic fuel cells.Chemical Engineering Journal, 512: 162395 (2025). Xintao Wu, Jin Wang, Hanchen Tian*, Wenlu Li*, Cheng-Xin Li

Tailoring BaCe0.7Zr0.1(Dy0.1|Yb0.1)0.2O3 electrolyte through strategic Cu doping for low temperature proton conducting fuel cells: Envisioned theoretically and experimentally. Journal of Energy Chemistry 101:692-701 (2025).Zaheer Ud Din Babar, Muhammad Bilal Hanif, Yan’an Li, Wan-Ting Wang, Hanchen Tian*, Cheng-Xin Li*

Protonic ceramic materials for clean and sustainable energy: advantages and challenges. International Materials Reviews 68: 1-29(2023).Hanchen Tian, Zheyu Luo, Yufei Song, Yucun Zhou, Mingyang Gong, Wenyuan Li, Zongping Shao, Meilin Liu, Xingbo Liu*

Deconvolution of Water-Splitting on the Triple-Conducting Ruddlesden–Popper-Phase Anode for Protonic Ceramic Electrolysis Cells. ACS Applied Materials & Interfaces 12: 49574-49585(2022).Hanchen Tian, Wenyuan Li, Liang Ma, Tao Yang, Bo Guan, Wangying Shi, Thomas L. Kalapos, Xingbo Liu

【01】工信部，国家青年人才，“多元广谱燃料xxxx”，主持

【02】西安交大，青年拔尖A类，主持

【03】基金委，青年科学基金项目(C类)，主持

【04】陕西省科技厅，自然科学基础研究计划，主持