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我所在Advanced Materials上發表高溫二氧化碳電解進展報告

  近日,我所催化基础国家重点实验室汪国雄研究員和包信和院士团队应邀在《先进材料》(Advanced Materials)上发表题为“固体氧化物电解池中高温二氧化碳电解的发展、挑战与展望”(High-Temperature CO2 Electrolysis in Solid Oxide Electrolysis Cells: Developments, Challenges and Prospects)的进展报告。

  固体氧化物电解池(Solid Oxide Electrolysis Cell,SOEC)将CO2和H2O轉化爲合成氣、烴類燃料並聯産高純度O2,具有全固態和模塊化結構,以及反應速率快、能量效率高、成本低等優點,在CO2轉化和可再生清潔電能存儲方面表現出極具潛力的應用前景。該進展報告介紹了SOEC的發展曆程、CO2電解機理、SOEC電極和電解質材料,探討了電極組成和微觀結構對CO2電解性能的影響;總結了SOEC的衰減機制,以及燃料協助型SOEC和高壓SOEC的發展狀況;最後,展望了利用原位動態表征技術研究電極反應機理,爲研制高性能電極材料提供指導,同時通過陽極耦合烷烴轉化來實現SOEC高效生産燃料和化學品。

  汪國雄和包信和團隊近期致力于高溫CO2電解研究:通過浸漬和原位還原手段構建了一系列金屬-氧化物界面結構,同時形成大量氧空位,有效增強了陰極CO2在高溫下的吸附活化和陽極氧析出反應,顯著提高了CO2電解性能;結合電化學交流阻抗譜、電化學原位近常壓XPS和理論計算,揭示了在SOEC陰極,界面結構主要促進CO2的吸附和解離,在SOEC陽極,界面結構促進氧物種從氧化物向金屬表面溢流。相關研究結果發表于Angew. Chem. Int. Ed.,2019;Nano Energy,2018;Energy Storage Mater.,2018;J. Mater. Chem. A,2018;J. Mater. Chem. A,2019等。

  上述研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和中科院先导专项等项目的资助。这也是献礼我所七十周年所庆文章之一。(文/图 宋月锋)

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