SCMs|相变燃料电极实现固体氧化物电池高效可逆CO/CO2转化

固体氧化物电池可实现CO/CO₂的可逆转化，在电能和化学能相互转化过程中显示出巨大潜力。然而，其商业化进展一直受到燃料极抗积碳性能差的限制。近日，深圳大学范梁栋副研究员等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，发展了一种CoFe合金纳米颗粒和Ruddlesden-Popper层状结构Sr₃Fe_1.25Mo_0.75O_7−δ复合新型燃料电极(CoFe-SFM)，其可以通过钙钛矿Sr₂Fe_7/6Mo_0.5Co_1/3O_6−δ在还原气氛中退火发生相变得到。

电化学阻抗谱和弛豫时间分步法分析可知CoFe-SFM电极通过改善体相氧化学扩散能力和表面氧交换过程来增强CO氧化和CO₂还原动力学。在固体氧化物燃料电池(SOFC)模式下，800°C的最大功率达到259 mW cm⁻²；在固体氧化物电解电池(SOEC)模式下，1.3 V工作电压下单电池的电解电流密度为−0.453 A cm⁻²，都远超对比电极材料。在20次SOFC-SOEC循环操作条件下，CoFe-SFM燃料极依然保持稳定的微结构和抗积碳性能，电池性能保持良好。该工作可为CO₂转化、抗积碳电极材料设计和提升电极表界面反应动力学提供一定的指导作用。

图1 (a) SOFC模式下，CO氧化和(b) SOEC模式下，CO₂还原的示意图。SOFC (c)和SOEC (d)模式下，CoFe-SFM电池和SFMCo电池的性能比较。

相关结果最近发表于Science China Materials, 2020, 10.1007/s40843-020-1531-7。

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