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　　近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室碳基資源電催化轉(zhuǎn)化研究組在固體氧化物電解器（SOEC）陽(yáng)極甲烷重整催化劑設(shè)計(jì)方面取得進(jìn)展。該研究通過(guò)原位溶出技術(shù)構(gòu)筑金屬/氧化物活性界面，開(kāi)發(fā)出高效而穩(wěn)定的電化學(xué)重整催化劑，并結(jié)合多種原位物理化學(xué)表征手段，揭示了SOEC陽(yáng)極甲烷重整機(jī)理。

　　SOEC因電解效率高、穩(wěn)定性好、模塊化程度高等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是具有應(yīng)用潛力的CO2電解器件。SOEC陽(yáng)極以甲烷半氧化重整反應(yīng)替代緩慢的析氧反應(yīng)，利于降低CO2電解總能耗。然而，傳統(tǒng)的鈣鈦礦陽(yáng)極材料甲烷重整活性低且穩(wěn)定性差，因此設(shè)計(jì)高活性陽(yáng)極甲烷重整催化劑具有科學(xué)意義。

　　該研究通過(guò)調(diào)控La0.6Sr0.4Ti0.3Fe0.7-xCoxO3-δ陽(yáng)極鈣鈦礦中B位Co\Fe比例，優(yōu)化B位過(guò)渡金屬溶出能，實(shí)現(xiàn)在La0.6Sr0.4Ti0.3Fe0.5Co0.2O3-δ（LSTFC2）鈣鈦礦表面原位溶出生成平均粒徑最小為7nm、顆粒密度最高為1087個(gè)μm-2的CoFe合金納米顆粒，為陽(yáng)極CH4轉(zhuǎn)化提供了充足活性位點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，電驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的溢流氧可進(jìn)一步促進(jìn)甲烷吸附活化、抑制積碳形成，從而提升陽(yáng)極催化劑活性和穩(wěn)定性。在800°C下，LSTFC2陽(yáng)極CH4轉(zhuǎn)化率可達(dá)86.9%，CO選擇性可達(dá)90.1%，連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行1250小時(shí)無(wú)顯著衰減。電化學(xué)性能測(cè)試表明，陽(yáng)極引入甲烷半氧化重整反應(yīng)后，CO生產(chǎn)能耗從傳統(tǒng)SOEC的3.46 kWh/m3降低到0.31 kWh/m3。上述成果為C1小分子升級(jí)轉(zhuǎn)化提供了新的研究思路。

　　相關(guān)研究成果以In situ exsolved CoFe alloy nanoparticles for stable anodic methane reforming in solid oxide electrolysis cells為題，發(fā)表在《焦耳》（Joule）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的支持。