陶瓷電極高溫電解二氧化碳制一氧化碳獲進展

當前清潔高效的新能源包括核能、風能和太陽能等已經步入實用化運營階段。然而，電能供給和需求因為自然條件周期性或間歇性變化難以達到平衡，出現了電能供給的間歇性或周期性的短缺或過剩。因此，大規模存儲電能可有效平衡電能的波峰供給，而以清潔燃料的形式存儲電能不僅規模大而且非常切合當前的能源基礎設施。固體氧化物電解池是一種新型高效的能量轉換器件，可高效電解CO22O，將電能轉化為燃料能源，法拉第電流效率可高達100%，在可再生能源利用方面具有重要的研究意義和商業化應用前景。固體氧化物電解池可以發展成為千瓦級電堆作為分散式儲能系統或兆瓦級固定式電站，實現規模化製備清潔燃料存儲電能，能很好地契合當前的化工生產過程和已有的能源基礎設施。基於固體氧化物電解池的人工碳循環過程，通過CO2222222陶瓷電極高溫電解CO222得到電子，解離成氧離子，同時生成CO；在外電場的作用下，氧離子經過電解質，擴散到陽極；最後，氧離子在陽極釋放電子，生成氣態氧分子。總的電解反應方程為：2CO2222福建物構所中科院功能納米結構設計與組裝重點實驗室謝奎研究員及其團隊在國家自然科學基金項目和中科院海研究院「百人計劃」項目資助下，通過協同控制SrTiO3基陶瓷電極非化學計量比和摻雜，在陶瓷電極表面原位可逆「鉚合(anchor)」粒徑為60nm左右的納米金屬Ni催化劑提高電催化性能，同時通過活性元素如Mn/Cr摻雜構築氧空位提高氧離子電導率，而氧空位的產生對 CO222製備CO燃料，而更為重要的是陶瓷電極在多次氧化還原循環后性能仍然穩定，滿足了固體氧化物電堆或電站頻繁啟動的實用化技術要求，而這一關鍵技術也是制約當前固體氧化物電池堆實用化的瓶頸所在。相關成果發表在

2017, 8: 14785。此前該研究團隊也基於調控陶瓷電極可逆相變發展出新型氧化還原可逆的陶瓷基複合電極Fe/FeV2424電子導體表面，構築具有異質結結構的納米金屬/陶瓷複合電極體系，實現了高效的高溫電解水蒸氣制氫（

, 2016, 3, 1500186, ）。

作者系科學院福建物質結構研究所科研人員