近日，我所催化基础国家重点实验室汪国雄研究员和包信和院士团队在《先进材料》（Advanced Materials）上发表题为“固体氧化物电解池中高温二氧化碳电解的发展、挑战与展望”（High-Temperature CO2 Electrolysis in Solid Oxide Electrolysis Cells: Developments, Challenges and Prospects）的进展报告。
固体氧化物电解池（Solid Oxide Electrolysis Cell，SOEC）将CO2和H2O转化为合成气、烃类燃料并联产高纯度O2，具有全固态和模块化结构，以及反应速率快、能量效率高、成本低等优点，在CO2转化和可再生清洁电能存储方面表现出极具潜力的应用前景。该进展报告介绍了SOEC的发展历程、CO2电解机理、SOEC电极和电解质材料，探讨了电极组成和微观结构对CO2电解性能的影响；总结了SOEC的衰减机制，以及燃料协助型SOEC和高压SOEC的发展状况；最后，展望了利用原位动态表征技术研究电极反应机理，为研制高性能电极材料提供指导，同时通过阳极耦合烷烃转化来实现SOEC高效生产燃料和化学品。
汪国雄和包信和团队近期致力于高温CO2电解研究：通过浸渍和原位还原手段构建了一系列金属-氧化物界面结构，同时形成大量氧空位，有效增强了阴极CO2在高温下的吸附活化和阳极氧析出反应，显著提高了CO2电解性能；结合电化学交流阻抗谱、电化学原位近常压XPS和理论计算，揭示了在SOEC阴极，界面结构主要促进CO2的吸附和解离，在SOEC阳极，界面结构促进氧物种从氧化物向金属表面溢流。相关研究结果发表于Angew. Chem. Int. Ed.，2019；Nano Energy，2018；Energy Storage Mater.，2018；J. Mater. Chem. A，2018；J. Mater. Chem. A，2019等。
上述研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和中科院先导专项等项目的资助。这也是献礼我所七十周年所庆文章之一。(文/图 宋月锋)
