固體氧化物燃料電池能夠高效率的利用烴類燃料,因此成為一種優(yōu)異的可持續(xù)能源體系,CeO2-δ具有活化烴類分子和減少積碳問題的能力,因此是比較好的固體燃料電池材料。但是人們對于最簡單的CH4分子在CeO2-δ/氣體界面上的活化機(jī)理并不理解,而且對于CeO2-δ具有活化CH4的能力存在爭議。這個(gè)爭議來源于缺少設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的金屬/氧化物電極,而且電催化活化CH4分子包括多個(gè)步驟。
有鑒于此,首爾大學(xué)WooChul Jung、韓國忠南大學(xué)Hyun You Kim等報(bào)道Sm摻雜的CeO2-δ薄膜構(gòu)筑固體氧化物燃料電池的模型,并且對CeO2-δ界面上CH4分子的電催化氧化過程進(jìn)行監(jiān)控。
本文要點(diǎn)
(1)
通過電化學(xué)阻抗譜、原位XPS、DFT理論計(jì)算等方法說明CeO2-δ界面有助于活化CH4分子,反應(yīng)中生成H2O分子的步驟是決速步。
(2)
這項(xiàng)研究有助于人們長期以來對于CH4能否用于SOFC固體燃料電池的應(yīng)用的爭議。此外,這項(xiàng)研究有助于改善和優(yōu)化電極的設(shè)計(jì)以及發(fā)展高性能環(huán)境友好的燃料電池。
參考文獻(xiàn)
Yoonseok Choi, Hyunwoo Ha, Jinwook Kim, Han Gil Seo, Hyuk Choi, Beomgyun Jeong, JeongDo Yoo, Ethan J. Crumlin, Graeme Henkelman, Hyun You Kim, WooChul Jung, Unveiling Direct Electrochemical Oxidation of Methane at the Ceria/Gas Interface, Adv. Mater. 2024
DOI: 10.1002/adma.202403626
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202403626