Fig. 1:Morfologisk studie av SFRuM-katalysatorerna. In situ sekundära elektron (SE)-STEM-bilder av SFRuM efter reduktion vid 800 °C under ~15 min (a), efter minskning vid 800 ° C i ~ 30 min (b), efter återoxidation vid 800 °C i ~30 min (c), och efter återoxidation vid 800 °C under ~40 min (d). In situ SE-STEM-bilder av SFRuM O1 efter reduktion vid 600 ° C i ~ 10 min (e), efter reduktion vid 800 °C i ~10 min (f), och efter reduktion vid 800°C under ~60°min (g). h Förstorad bild av (g). Ex situ SE-STEM-bilder av SFRuM R1 (i), SFRuM R2 (j), och SFRuM R4 (k). l Population och storleksfördelning av metall-NP:er lösts ut efter olika redoxmanipulationer. Kredit:DOI:10.1038/s41467-021-26001-8
Solid oxide electrolysis cell (SOEC) är lovande i CO 2 konvertering och förnybar lagring av ren elenergi. Det kan omvandla CO 2 och H 2 O samtidigt i syngas eller kolvätebränsle vid katoden, och producera hög renhet O 2 vid anoden.
Oxider av perovskittyp har fördelarna med utmärkt dopningsförmåga, kolavlagringsbeständighet och redoxstabilitet. Dock, användningen av perovskitelektroder är begränsad på grund av otillräcklig elektrokatalytisk aktivitet.
Nyligen, forskare ledda av prof. WANG Guoxiong och prof. BAO Xinhe från Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) vid den kinesiska vetenskapsakademin och deras medarbetare uppnådde effektiv och stabil CO2 2 elektrolys i SOEC. De fann att redoxcykelmanipulationer främjade upplösningen av metall/perovskit-gränssnitt med hög densitet, vilket förbättrade CO 2 elektrolysprestanda och stabilitet.
Denna studie publicerades i Naturkommunikation den 27 september.
Forskarna förberedde Ru-dopade Sr 2 Fe 1.4 Ru 0,1 Mo 0,5 O 6-5 (SFRuM) dubbel perovskit. De fann att de upprepade redoxmanipulationerna främjade utlösningen av RuFe-legeringsnanopartiklar från 5900 μm -2 till 22680 μm -2 , där medelpartikelstorleken var mellan 2,2 och 2,9 nm, sålunda reglerar densiteten hos RuFe@SFruM-gränssnitten.
Kombinerat med in situ atmosfär elektronmikroskopi, elementära kartor och elektronenergiförlustspektroskopi, de avslöjade bildnings- och regenereringsmekanismen för RuFe@SFRuM -gränssnittet under reducerande och oxiderande atmosfär. "Anrikningen av Ru-arter på ytan kan främja utlösningen av RuFe@SFruM-gränssnitt med hög densitet, " sa prof. WANG.
Vad mer, in situ atmosfär elektronmikroskopi, elektrokemisk impedansspektroskopi kombinerat med densitetsfunktionella teoriberäkningar bekräftade att RuFe@SFRuM-gränssnittet främjade CO 2 adsorption och aktivering. Jämfört med SFruM-katoden, RuFe@SFRuM -katoden hade en ökning av strömtätheten för CO med 74,6 procent 2 elektrolys vid 1,2 V och 800 °C, och uppvisade en hög stabilitet av CO 2 elektrolys i 1000 timmar.
