Nova estratégia atinge eletrólise de dióxido de carbono eficiente e estável em célula de eletrólise de óxido sólido
p Fig. 1:Estudo morfológico dos catalisadores SFRuM. Imagens in situ de elétron secundário (SE) -STEM de SFRuM após redução a 800 ° C por ~ 15 min (a), após redução a 800 ° C por ~ 30 min (b), após reoxidação a 800 ° C por ~ 30 min (c), e após reoxidação a 800 ° C por ~ 40 min (d). Imagens SE-STEM in situ de SFRuM O1 após redução a 600 ° C por ~ 10 min (e), após redução a 800 ° C por ~ 10 min (f), e após redução a 800 ° C por ~ 60 min (g). h Imagem ampliada de (g). Imagens ex situ SE-STEM de SFRuM R1 (i), SFRuM R2 (j), e SFRuM R4 (k). l População e distribuição de tamanho de NPs de metal exsolvidos após diferentes manipulações redox. Crédito:DOI:10.1038 / s41467-021-26001-8
p Célula de eletrólise de óxido sólido (SOEC) é promissora em CO
2 conversão e armazenamento de energia elétrica limpa renovável. Pode converter CO
2 e H
2 O simultaneamente em gás de síntese ou combustível de hidrocarboneto no cátodo, e produzir O de alta pureza
2 no ânodo. p Os óxidos do tipo perovskita têm as vantagens de excelente capacidade de dopagem, resistência à deposição de carbono e estabilidade redox. Contudo, a aplicação de eletrodos de perovskita é limitada devido à atividade eletrocatalítica insuficiente.
p Recentemente, pesquisadores liderados pelo Prof. WANG Guoxiong e Prof. BAO Xinhe do Instituto Dalian de Física Química (DICP) da Academia Chinesa de Ciências e seus colaboradores alcançaram CO eficiente e estável
2 eletrólise em SOEC. Eles descobriram que as manipulações do ciclo redox promoveram a exsolução de interfaces de metal / perovskita de alta densidade, que melhorou o CO
2 desempenho e estabilidade da eletrólise.
p Este estudo foi publicado em
Nature Communications em 27 de setembro.
p Os pesquisadores prepararam Sr dopado com Ru
2 Fe
1,4 Ru
0,1 Mo
0,5 O
6-δ (SFRuM) perovskita dupla. Eles descobriram que as repetidas manipulações redox promoveram a exsolução de nanopartículas de liga de RuFe a partir de 5900 μm
-2
a 22680 μm
-2
, onde o tamanho médio de partícula estava entre 2,2 e 2,9 nm, regulando assim a densidade das interfaces RuFe @ SFRuM.
p Combinado com microscopia eletrônica de atmosfera in situ, mapas elementares e espectroscopia de perda de energia de elétrons, eles revelaram o mecanismo de formação e regeneração da interface RuFe @ SFRuM sob atmosfera redutora e oxidante. "O enriquecimento em espécies de Ru na superfície pode promover a exsolução de interfaces RuFe @ SFRuM de alta densidade, "disse o Prof. WANG.
p O que mais, microscopia eletrônica de atmosfera in situ, espectroscopia de impedância eletroquímica combinada com cálculos de teoria funcional de densidade confirmaram que a interface RuFe @ SFRuM promoveu CO
2 adsorção e ativação. Comparado com o cátodo SFRuM, o cátodo RuFe @ SFRuM teve um aumento de 74,6 por cento na densidade de corrente para CO
2 eletrólise a 1,2 V e 800 ° C, e exibiu uma alta estabilidade de CO
2 eletrólise por 1000 h.
