作为高温固体氧化物电解池（SOECs）中镍基阴极的替代物，具有高活性和耐久性的坚固氧化物电极引起了极大的关注。非结焦La(Sr)Cr(Mn)O₃（LSCM）基氧化物阴极作为一种耐久的陶瓷阴极显示出良好的应用前景，但其电化学还原CO2电催化活性较低。

近日，为提高SOECs中CO₂还原的电催化活性，韩国陶瓷工程与技术研究所Tae Ho Shin，韩国科学技术院Kang Taek Lee报道了研制了一种LSCM/Ce(Mn,Fe)O₂（CMF）双相复合电极。

文章要点

1）研究发现，其电化学性能随操作电压和CO₂/CO比的不同而不同。在CO₂/CO=90/10，外加电压1.5 V的条件下，1123 K下，在没有任何金属催化剂的情况下，LSCM-CMF阴极单元电池的电流密度为2.642 A cm^-2。同时，RP值由0.306降至0.184 Ω cm²。

2）研究发现，CMF的催化作用大大增加了活性中心的数量和表面氧空位，从而增强了CO₂在LSCM-CMF复合氧化物电极上的化学吸附。DRT结果表明，与LSCM氧化物电极相比，复合电极具有更低的阴极极化电阻。CMF氧化物材料的快速阴极反应得益于CO₂吸附的活性中心和表面氧空位浓度的增加以及随后的(CO₃)^-_s,ad的解离过程。

3）采用LSCM-CMF复合阴极进行CO₂电解，可获得92%的高FE。此外在100% CO₂气氛下运行，其具有出色的耐久性。SEM观察和非原位拉曼光谱结果表明，电池运行后没有结焦现象，表明在LSCM中引入CMF是一种极有前途的高温CO₂电解氧化物阴极材料。

参考文献

Seokhee Lee, et al, Enhancing Electrochemical CO₂ Reduction using Ce(Mn,Fe)O₂ with La(Sr)Cr(Mn)O₃ Cathode for High-Temperature Solid Oxide Electrolysis Cells, Adv. Energy Mater. 2021

DOI: 10.1002/aenm.202100339

https://doi.org/10.1002/aenm.202100339