近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國家重點實驗室汪國雄研究員和包信和院士團隊應(yīng)邀在《先進材料》（Advanced Materials）上發(fā)表題為“固體氧化物電解池中高溫二氧化碳電解的發(fā)展、挑戰(zhàn)與展望”（High-Temperature CO2 Electrolysis in Solid Oxide Electrolysis Cells: Developments, Challenges and Prospects）的進展報告。
大連化物所在Advanced Materials上發(fā)表高溫二氧化碳電解進展報告
固體氧化物電解池（Solid Oxide Electrolysis Cell，SOEC）將CO2和H2O轉(zhuǎn)化為合成氣、烴類燃料并聯(lián)產(chǎn)高純度O2，具有全固態(tài)和模塊化結(jié)構(gòu)，以及反應(yīng)速率快、能量效率高、成本低等優(yōu)點，在CO2轉(zhuǎn)化和可再生清潔電能存儲方面表現(xiàn)出極具潛力的應(yīng)用前景。該進展報告介紹了SOEC的發(fā)展歷程、CO2電解機理、SOEC電極和電解質(zhì)材料，探討了電極組成和微觀結(jié)構(gòu)對CO2電解性能的影響；總結(jié)了SOEC的衰減機制，以及燃料協(xié)助型SOEC和高壓SOEC的發(fā)展狀況；最后，展望了利用原位動態(tài)表征技術(shù)研究電極反應(yīng)機理，為研制高性能電極材料提供指導(dǎo)，同時通過陽極耦合烷烴轉(zhuǎn)化來實現(xiàn)SOEC高效生產(chǎn)燃料和化學(xué)品。
汪國雄和包信和團隊近期致力于高溫CO2電解研究：通過浸漬和原位還原手段構(gòu)建了一系列金屬-氧化物界面結(jié)構(gòu)，同時形成大量氧空位，有效增強了陰極CO2在高溫下的吸附活化和陽極氧析出反應(yīng)，顯著提高了CO2電解性能；結(jié)合電化學(xué)交流阻抗譜、電化學(xué)原位近常壓XPS和理論計算，揭示了在SOEC陰極，界面結(jié)構(gòu)主要促進CO2的吸附和解離，在SOEC陽極，界面結(jié)構(gòu)促進氧物種從氧化物向金屬表面溢流。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)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國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃和中科院先導(dǎo)專項等項目的資助。這也是獻禮大連化物所七十周年所慶文章之一。
