AM：揭示CeO2/气体界面上的直接甲烷电氧化

催化计 · 公众号 · · 2024-08-20 18:44

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固体氧化物燃料电池能够高效率的利用烃类燃料，因此成为一种优异的可持续能源体系， CeO _2-δ 具有活化烃类分子和减少积碳问题的能力，因此是比较好的固体燃料电池材料。但是人们对于最简单的 CH ₄ 分子在 CeO _2-δ / 气体界面上的活化机理并不理解，而且对于 CeO _2-δ 具有活化 CH ₄ 的能力存在争议。这个争议来源于缺少设计标准的金属 / 氧化物电极，而且电催化活化 CH ₄ 分子包括多个步骤。

有鉴于此， 首尔大学 WooChul Jung 、韩国忠南大学 Hyun You Kim 等报道 Sm 掺杂的 CeO _2-δ 薄膜构筑固体氧化物燃料电池的模型，并且对 CeO _2-δ 界面上 CH ₄ 分子的电催化氧化过程进行监控。

本文要点

要点1. 通过电化学阻抗谱、原位 XPS 、 DFT 理论计算等方法说明 CeO _2-δ 界面有助于活化 CH ₄ 分子，反应中生成 H ₂ O 分子的步骤是决速步。

要点2. 这项研究有助于人们长期以来对于 CH ₄ 能否用于 SOFC 固体燃料电池的应用的争议。此外，这项研究有助于改善和优化电极的设计以及发展高性能环境友好的燃料电池。

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

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