我所在Advanced Materials上發表高溫二氧化碳電解進展報告

  近日,我所催化基礎國家重點實驗室汪國雄研究員和包信和院士團隊在《先進材料》(Advanced Materials)上發表題為“固體氧化物電解池中高溫二氧化碳電解的發展、挑戰與展望”(High-Temperature CO2 Electrolysis in Solid Oxide Electrolysis Cells: Developments, Challenges and Prospects)的進展報告。

  固體氧化物電解池(Solid Oxide Electrolysis Cell,SOEC)將CO2和H2O轉化為合成氣、烴類燃料并聯產高純度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的發展歷程、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;最后,展望了利用原位動態表征技術研究電極反應機理,為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高效生產燃料和化學品。

  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國家自然科學基金、國家重點研發計劃和中科院先導專項等項目的資助。這也是獻禮我所七十周年所慶文章之一。(文/圖 宋月鋒)

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