我所在Advanced Materials上发表高温二氧化碳电解进展报告

  近日,我所催化基础国家重点实验室汪国雄研究员和包信和院士团队在《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转化为合成气、烃类燃料并联产高纯度O2,具有全固态和模块化结构,以及反应速率快、能量效率高、成本低等优点,在CO2转化和可再生清洁电能存储方面表现出极具潜力的应用前景。该进展报告介绍了SOEC的发展历程、CO2电解机理、SOEC电极和电解质材料,探讨了电极组成和微观结构对CO2电解性能的影响;总结了SOEC的衰减机制,以及燃料协助型SOEC和高压SOEC的发展状况;最后,展望了利用原位动态表征技术研究电极反应机理,为研制高性能电极材料提供指导,同时通过阳极耦合烷烃转化来实现SOEC高效生产燃料和化学品。

  汪国雄和包信和团队近期致力于高温CO2电解研究:通过浸渍和原位还原手段构建了一系列金属-氧化物界面结构,同时形成大量氧空位,有效增强了阴极CO2在高温下的吸附活化和阳极氧析出反应,显著提高了CO2电解性能;结合电化学交流阻抗谱、电化学原位近常压XPS和理论计算,揭示了在SOEC阴极,界面结构主要促进CO2的吸附和解离,在SOEC阳极,界面结构促进氧物种从氧化物向金属表面溢流。相关研究结果发表于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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