大连化学物理研究所开发出固体氧化物电解池阴极单原子催化剂
- 2024/6/28 14:49:03 12351
- 来源：中国科学院大连化学物理研究所
【仪表网 研发快讯】近日，中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室碳基资源电催化转化研究组(523组)与中国科学院过程工程研究所合作，在固体氧化物电解池(SOEC)阴极高温CO2电解反应活性调控方面取得新进展，通过精准构筑高温稳定的单原子催化剂，实现高温CO2电解性能明显提升。
SOEC因其高电流密度、高法拉第效率、低过电势等优势，被认为是一种具有广泛应用前景的CO2电催化转化器件。其中，阴极CO2吸附和活化对于高温CO2电解至关重要。然而，现有阴极材料中的氧离子导体电催化活性较低，制约了SOEC性能的进一步提升。
本研究利用高温有氧焙烧法将单原子Ru锚定在SOEC阴极中氧离子导体(Ce0.8Sm0.2O2-δ，SDC)表面，二者间存在的强共价金属-载体相互作用，可有效提升单原子的高温稳定性，同时，能够调控SDC表面电子结构，促进氧空位形成，增强CO2吸附和活化，最终显著降低SOEC欧姆电阻和极化电阻，实现高温CO2电解活性大幅度提升，在1.6V和800°C条件下，Ru1/SDC-La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ阴极的电流密度可高达2.39A/cm2。该工作扩展了单原子催化剂在SOEC高温电催化领域中的应用，发展了一种可在原子尺度上优化SOEC阴极电子结构和电催化活性的研究策略，为高效SOEC阴极材料的设计提供了参考。
相关研究成果以“Surface Activation by Single Ruthenium Atoms for Enhanced High-Temperature CO2 Electrolysis”为题，发表在《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上。该工作的第一作者是502组宋月锋副研究员。上述工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。
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