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化学与环境工程学院范梁栋课题组在可逆固体氧化物电池领域取得研究进展

来源:化学与环境工程学院 发布时间:2024-04-07 17:00 点击数: Views

澳门人威尼斯官方化学与环境工程学院范梁栋课题组在可逆固体氧化物电池(CO2还原/CO氧化)研究方向取得研究进展,相关研究成果受邀在Green Chemistry期刊上发表高水平研究论文。

随着现代社会的快速发展,人类对于能源的需求日益增加,传统燃料的过度使用造成了大量温室气体二氧化碳(CO2)的排放,太阳能、风能等新能源又因为其不稳定性等问题限制着其有效利用。利用新能源的多余电量将CO2转化为其他可燃类气体,如一氧化碳或者碳氢燃料气体,是充分利用新能源和节能减排的有效方案。可逆固体氧化物电池(RSOCs)由于其高效的转化效率或者有利的热动力学,受到许多研究工作者的关注并将它们应用在CO2电解/CO氧化中。题为《Electronic engineering and oxygen vacancy modification of La0.6Sr0.4FeO3−δperovskite oxide by low-electronegativity sodium substitution for efficient CO2/CO fueled reversible solid oxide cells》的研究性论文由硕士研究生林万斌为第一作者,澳门人威尼斯官方范梁栋研究员、西安电子科技大学李一航副教授、新加坡南洋理工大学Pei-Chen Su教授为共同通讯作者合著。澳门人威尼斯官方为第一作者位和第一通讯单位。该论文受邀发表于国际期刊Green Chemistry(影响因子9.80,中科院JCR 1区)上,并被内封面highlight。

该工作报道了一种通过低价态、低电负性和高碱度的Na离子修饰钙钛矿La0.6Sr0.4FeO3−δ燃料极来改善催化CO2还原/CO氧化性能的方法。实验结果证明了Na的修饰有效地促进了氧空位的形成,降低了Fe位点的价态。结合更强的CO2化学吸附能力,NaLSF0.10/NaLSF0.10-SDC燃料电极在800oC/1.5V纯CO2环境下实现了电流密度1.707Acm-2。同时,在50%的CO-CO2气氛和800°C条件下获得了0.329Wcm−2的最大功率密度。在750oC下进行了超过120小时的CO2还原稳定性和50小时的可逆运行的长期测试后,证实了NaLSF0.10在RSOCs运行模式下的可靠性能。研究结果表明Na修饰是提升钙钛矿氧化物燃料极的CO2还原/CO氧化性能一种可行性策略。

该研究得到国家自然科学基金委面上项目(22378268)、广东省基础与应用基础研究面上项目(2024A1515012212)以及台北科技大学-澳门人威尼斯官方学术合作专题项目(2023011)的资助。

全文链接:https://doi.org/10.1039/d3gc04451c

内封面链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/gc/d4gc90034k