von KeAi Communications Co.
Die dringenden wirtschaftlichen und politischen Herausforderungen, mit denen Länder weltweit konfrontiert sind, haben sich nun auf die Bewältigung des kritischen Problems der globalen Erwärmung verlagert, die durch übermäßige Kohlendioxidemissionen (CO2) verursacht wird. Folglich liegt ein wachsender Fokus auf der Anwendung der CO2-Reduktionsreaktion (CO2RR) durch Festoxid-Elektrolysezellen (SOECs), die in der Lage sind, CO2 in wertvolles Kohlenmonoxid (CO) umzuwandeln, indem sie Strom verwenden, der aus fortschrittlichen erneuerbaren Energieerzeugungstechnologien wie z wie Gezeitenenergie, Geothermie und Solarenergie.
„Die Entwicklung einer hocheffizienten Elektrode, die sowohl für den Einsatz als Anode als auch als Kathode geeignet ist, ist für die kommerzielle Anwendung von SOECs von entscheidender Bedeutung“, sagte der Mitautor der Studie, Yao Wang, außerordentlicher Professor an der School of Power and Mechanical Engineering der Universität Wuhan. „Das ultimative Ziel besteht darin, die Technik zu vereinfachen und die Kosten zu senken – Anforderungen, die das Hochentropiesystem und der Legierungs-Nanokatalysator genau erfüllen können.“
Um dieses Ziel zu erreichen, haben Wang und Kollegen erfolgreich eine innovative symmetrische Elektrode vom Perowskit-Typ mit hoher Entropie für SOECs entwickelt. Diese Elektrode enthält quartäre Fe-Co-Ni-Cu-Legierungs-Nanokatalysatoren, die von der Kathode in einer reduzierenden Atmosphäre abgeleitet werden, was zu einer bemerkenswerten katalytischen Aktivität für CO2RR führt.
„Wir haben erfolgreich ein hochentropisches Perowskitoxid synthetisiert, nämlich Pr0.5Ba0.5Mn0.2Fe0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2O3-δ (HE-PBM), indem wir die Eigenschaften des Pr0.5Ba0.5MnO3-δ-Materials genutzt haben. Diese einzigartige Zusammensetzung vereint die Vorteile von Übergangselementen, um die Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) an der Anode zu verbessern. Darüber hinaus beobachteten wir die In-situ-Bildung von quartären Co-Fe-Ni-Cu-Legierungsnanopartikeln, die weiter zur Leistung von beitrugen das Material“, erklärte Wang.
Im Vergleich zu den üblicherweise verwendeten monometallischen oder zweiphasigen Legierungspartikeln erreicht diese Forschung die In-situ-Lösung quartärer Legierungen durch Reduktionsbehandlung. Der Ansatz des Teams führt zu einer bemerkenswerten Verbesserung sowohl der CO2-Adsorption als auch der elektrochemischen Katalyseleistung.
„Die elektrochemische Bewertung der Leistung des Materials in CO2RR zeigt außergewöhnliche Ergebnisse mit einer hohen Stromdichte von 1,21 A cm-2. Wichtig ist, dass das Material über einen längeren Betrieb hinweg eine hervorragende Stabilität aufweist und keine Anzeichen von Zerfall oder Verkokung zeigt“, fügte Mingyue Ding hinzu. das andere entspricht der Studie.
Das Team veröffentlichte seine Ergebnisse, die zweifellos neue Wege und Perspektiven für eine effiziente und nachhaltige CO2-Elektrolyse eröffnen werden, in der Zeitschrift Fortschrittliche Pulvermaterialien.
Mehr Informationen:
Dong Zhang et al., Neuartige symmetrische Perowskit-Elektrode mit hoher Entropie für eine effiziente und dauerhafte Kohlendioxid-Reduktionsreaktion, Fortschrittliche Pulvermaterialien (2023). DOI: 10.1016/j.apmate.2023.100129
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