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为我国培养、输送了大批优秀化学人才

发布时间:2019-08-11 05:15 来源:未知 编辑:admin

  (F)La0.2Sr0.8TiO3±δ原位溶出过渡金属纳米颗粒的电化学性能。

  迄今为止,SOEC面临的最大挑战是性能衰减和成本高。SOEC的使用寿命应达到5万小时,才能保持其在市场上的竞争力,但大多数报道的SOEC的寿命不到1万小时,且具有明显的衰减速率。SOEC电解CO2的成本在很大程度上取决于耗电量和电力价格,电力成本占SOEC电解CO2总成本的80%以上。因此,开发高性能和稳定的SOEC降低电力消耗对提高其经济竞争力至关重要。为了获得具有高性能和优异稳定性的SOEC,未来的研究集中在以下几个方面:(1)利用DFT计算,原位物理化学表征技术和电化学表征监测电极反应的基本过程和寿命测试期间SOEC的衰减过程,为进一步探索高活性电极材料提供指导。(2)通过调节双钙钛矿氧化物,Ruddlesden-Popper相和其他结构以及利用非化学计量来引入活性界面,以增强材料性能进而促进电化学反应。(3)通过将甲烷氧化偶联、低碳烷烃氧化脱氢、甲烷芳构化或其他有价值的化学反应耦合到SOEC阳极,实现SOEC多功能化,这不仅可以促进阴极CO2电化学还原,而且能够充分利用阳极产生的氧物种实现烷烃高效转化。

  原标题:汪国雄研究员和包信和院士AM综述:固体氧化物电解池中高温CO2电解的发展、挑战与展望

  近日,中科院大连化物所汪国雄研究员和包信和院士在Advanced Materials发表题为“High-Temperature CO2Electrolysis in Solid Oxide Electrolysis Cells: Developments, Challenges, and Prospects”的研究进展。固体氧化物电解池(Solid Oxide Electrolysis Cell, SOEC)将CO2和H2O转化为合成气、烃类燃料并联产高纯O2,具有全固态和模块化结构、反应速率快、能量效率高以及成本低等优点,在CO2转化和可再生清洁电能存储方面表现出极具潜力的应用前景。该进展报告介绍了SOEC的发展历程、CO2电解机理、SOEC电极和电解质材料,探讨了电极组成和微观结构对CO2电解性能的影响;总结了SOEC的衰减机制,以及燃料协助型SOEC和高压SOEC的发展状况;最后展望利用原位动态表征技术研究电极反应机理,为研制高性能电极材料提供指导,同时通过阳极耦合烷烃转化来实现SOEC高效生产燃料和化学品。

  近年来,研究团队从催化基础角度开展了有特色和深入系统的CO2电催化还原研究,发展了新型高效纳米电催化材料,显著提高了CO2电催化还原的选择性、活性和稳定性[1-6]。我们系统研究了CO2电催化还原中纳米Pd的活性位、活性相及电化学增强催化效应[1-5]。进一步地,我们结合模型表面研究和理论计算揭示了Au-CeOx界面促进CO2吸附和稳定反应中间体,显著提高了CO2电催化还原活性和选择性[6]。制备了一系列配位不饱和的过渡金属-氮-碳催化剂[7-10],Fe-N活性位能够在较低电势下将CO2电还原为CO,最高法拉第效率达到93.0%,但随过电势升高CO法拉第效率迅速降低[9]。Ni-N活性位在-0.53 V~-1.03 V之间表现出92.0%~98.0%的CO法拉第效率,生成CO的电流密度达到71.5 ± 2.9 mA cm-2,打破了过渡金属-氮-碳催化剂上CO2电还原选择性和反应速率的“跷跷板”效应限制[10]。

  团队近期致力于高温CO2电解研究[11, 12]。通过浸渍和原位还原手段构建了一系列金属-氧化物界面结构,同时形成大量氧空位,有效增强了阴极CO2在高温下的吸附活化和阳极氧析出反应,显著提高了CO2电解性能。结合电化学交流阻抗谱、电化学原位近常压XPS和理论计算,揭示了在SOEC阴极,界面结构主要促进CO2的吸附和解离;在SOEC阳极, http://hyhearing.cn/guoxiong/1.html

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