高溫二氧化碳電催化還原研究取得新進展

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包信和與汪國雄團隊在高溫二氧化碳電催化還原研究中取得新進展，相關結果發表在《納米能源》（Nano Energy）上。

固體氧化物電解池（SOEC）可以將CO2和水轉化為合成氣、烴類燃料並聯產高純度O2。該電解池具有全固態和模塊化結構，以及能量效率高、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。

鈣鈦礦型陶瓷陰極由於在氧化還原氣氛下結構穩定，且可有效抑制積碳反應，是近年來SOEC領域的研究熱點。然而，鈣鈦礦型陶瓷陰極氧空位濃度低、CO2吸附弱、CO2活化和轉化困難，導致CO2電催化還原性能較低。

該研究團隊製備了釩摻雜的鑭鍶鐵與釓摻雜的氧化鈰納米複合材料（LSFVx/GDC），作為SOEC陰極應用於高溫CO2電催化還原反應。實驗和理論計算結果表明，釩的摻雜可增加陰極氧空位濃度，提高了陰極CO2高溫吸附活化能力和電催化還原性能。在800°C和1.6V時，SOEC電流密度可達0.62A/cm2，比未摻雜時提高了51.2%，電流效率接近100%。該研究通過金屬元素摻雜來調控SOEC陰極材料氧空位濃度和CO2吸附活化能力，為提高SOEC陰極CO2電催化還原性能提供了新思路。

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、DMTO和中科院先導專項等項目的資助。（來源：中國科學院大連化學物理研究所）

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