【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學院大連化學物理研究所催化基礎國家重點實驗室碳基資源電催化轉(zhuǎn)化研究組(523組)與中國科學院過程工程研究所合作，在固體氧化物電解池(SOEC)陰極高溫CO2電解反應活性調(diào)控方面取得新進展，通過精準構(gòu)筑高溫穩(wěn)定的單原子催化劑，實現(xiàn)高溫CO2電解性能明顯提升。
SOEC因其高電流密度、高法拉第效率、低過電勢等優(yōu)勢，被認為是一種具有廣泛應用前景的CO2電催化轉(zhuǎn)化器件。其中，陰極CO2吸附和活化對于高溫CO2電解至關重要。然而，現(xiàn)有陰極材料中的氧離子導體電催化活性較低，制約了SOEC性能的進一步提升。
本研究利用高溫有氧焙燒法將單原子Ru錨定在SOEC陰極中氧離子導體(Ce0.8Sm0.2O2-δ，SDC)表面，二者間存在的強共價金屬-載體相互作用，可有效提升單原子的高溫穩(wěn)定性，同時，能夠調(diào)控SDC表面電子結(jié)構(gòu)，促進氧空位形成，增強CO2吸附和活化，最終顯著降低SOEC歐姆電阻和極化電阻，實現(xiàn)高溫CO2電解活性大幅度提升，在1.6V和800°C條件下，Ru1/SDC-La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ陰極的電流密度可高達2.39A/cm2。該工作擴展了單原子催化劑在SOEC高溫電催化領域中的應用，發(fā)展了一種可在原子尺度上優(yōu)化SOEC陰極電子結(jié)構(gòu)和電催化活性的研究策略，為高效SOEC陰極材料的設計提供了參考。
相關研究成果以“Surface Activation by Single Ruthenium Atoms for Enhanced High-Temperature CO2 Electrolysis”為題，發(fā)表在《德國應用化學》(Angewandte Chemie International Edition)上。該工作的第一作者是502組宋月鋒副研究員。上述工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等項目的資助。
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