Fig. 1:Studio morfologico dei catalizzatori SFRuM. Immagini STEM di elettroni secondari (SE) in situ di SFRuM dopo riduzione a 800 °C per ~ 15 min (a), dopo riduzione a 800 °C per ~30 min (b), dopo riossidazione a 800 °C per ~30 min (c), e dopo riossidazione a 800 °C per ~40 min (d). Immagini SE-STEM in situ di SFRuM O1 dopo riduzione a 600 °C per ~10 min (e), dopo riduzione a 800 °C per ~10 min (f), e dopo riduzione a 800 °C per ~60 min (g). h Immagine ingrandita di (g). Immagini SE-STEM ex situ di SFRuM R1 (i), SFRuM R2 (j), e SFRuM R4 (k). l Popolazione e distribuzione dimensionale delle NP metalliche risolte dopo diverse manipolazioni redox. Credito:DOI:10.1038/s41467-021-26001-8
La cella di elettrolisi ad ossido solido (SOEC) è promettente in CO 2 conversione e stoccaggio di energia elettrica pulita rinnovabile. Può convertire CO 2 e H 2 O simultaneamente in syngas o combustibile idrocarburico al catodo, e produrre O . di elevata purezza 2 all'anodo.
Gli ossidi di tipo perovskite hanno i vantaggi di un'eccellente capacità di drogaggio, resistenza alla deposizione di carbonio e stabilità redox. Però, l'applicazione di elettrodi di perovskite è limitata a causa dell'insufficiente attività elettrocatalitica.
Recentemente, i ricercatori guidati dal Prof. WANG Guoxiong e dal Prof. BAO Xinhe del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia cinese delle scienze e i loro collaboratori hanno raggiunto una CO efficiente e stabile 2 elettrolisi in SOEC. Hanno scoperto che le manipolazioni del ciclo redox hanno promosso l'essoluzione di interfacce metallo/perovskite ad alta densità, che ha migliorato la CO 2 prestazioni e stabilità dell'elettrolisi.
Questo studio è stato pubblicato in Comunicazioni sulla natura il 27 settembre.
I ricercatori hanno preparato Sr . drogato con Ru 2 Fe 1.4 Ru 0.1 Mo 0,5 oh 6-δ (SFRuM) doppia perovskite. Hanno scoperto che le ripetute manipolazioni redox hanno promosso l'essoluzione delle nanoparticelle di lega RuFe da 5900 μm -2 a 22680 μm -2 , dove la dimensione media delle particelle era compresa tra 2,2 e 2,9 nm, regolando così la densità delle interfacce RuFe@SFRuM.
In combinazione con la microscopia elettronica in atmosfera in situ, mappe elementari e spettroscopia di perdita di energia degli elettroni, hanno rivelato il meccanismo di formazione e rigenerazione dell'interfaccia RuFe@SFRuM in atmosfera riducente e ossidante. "L'arricchimento delle specie Ru in superficie può favorire l'essoluzione di interfacce RuFe@SFRuM ad alta densità, " ha detto il prof. WANG.
Cosa c'è di più, microscopia elettronica in atmosfera in situ, la spettroscopia di impedenza elettrochimica combinata con i calcoli della teoria del funzionale della densità ha confermato che l'interfaccia RuFe@SFRuM ha promosso la CO 2 adsorbimento e attivazione. Rispetto al catodo SFRuM, il catodo RuFe@SFRuM ha avuto un aumento del 74,6% nella densità di corrente per la CO 2 elettrolisi a 1,2 V e 800 °C, e ha mostrato un'elevata stabilità di CO 2 elettrolisi per 1000 h.
