新策略在固体氧化物电解槽中实现高效稳定的二氧化碳电解

固体氧化物电解槽(SOEC)在CO 2转化和可再生清洁电能存储方面具有广阔前景。它可以在阴极同时将CO 2和H 2 O转化为合成气或碳氢燃料，并在阳极产生高纯度的O 2。

钙钛矿型氧化物具有优异的掺杂能力、抗积碳能力和氧化还原稳定性等优点。然而，由于电催化活性不足，钙钛矿电极的应用受到限制。

近日，由中国科学院大连化学物理研究所(DICP)王国雄教授和包新和教授领导的研究人员及其合作者在SOEC实现了高效稳定的CO 2 电解。他们发现氧化还原循环操作促进了高密度金属/钙钛矿界面的出溶，从而提高了 CO 2电解性能和稳定性。

这项研究于 9 月 27 日发表在Nature Communications上。

研究人员制备了 Ru 掺杂的 Sr 2 Fe 1.4 Ru 0.1 Mo 0.5 O 6-δ (SFRuM) 双钙钛矿。他们发现重复的氧化还原操作促进了 RuFe 合金纳米粒子从 5900 μm -2的析出到 22680 μm -2，其中平均粒径在 2.2 到 2.9 nm 之间，从而调节了 RuFe@SFRuM 界面的密度。

结合原位大气电子显微镜、元素图和电子能量损失谱，他们揭示了还原和氧化气氛下RuFe@SFRuM界面的形成和再生机制。“表面上 Ru 物种的富集可以促进高密度 RuFe@SFRuM 界面的出溶，”王教授说。

此外，原位大气电子显微镜、电化学阻抗谱结合密度泛函理论计算证实，RuFe@SFRuM界面促进了CO 2吸附和活化。与 SFRuM 阴极相比，RuFe@SFRuM 阴极在 1.2 V 和 800°C 下对 CO 2电解的电流密度增加了 74.6% ，并且在1000 小时内表现出高的 CO 2电解稳定性。

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