固体氧化物燃料电池/电解池锶铁钼基钙钛矿电极材料的反应活性与稳定性研究

骆静利教授

深圳大学材料学院

摘要：固体氧化物电池（SOFC/SOEC）是先进的电化学能量存储和转换装置，在清洁能源发电及CO2转化领域都有着广泛的应用前景。然而，缺乏高催化活性和高稳定性的燃料极电催化材料制约了该装置的实际应用。但由于传统的Ni基催化剂在碳氢燃料/CO2/H2O气氛下面临着易积碳和易氧化问题，使得发展高活性、高稳定性的钙钛矿型电极材料成为目前研究的热点。锶铁钼钙钛矿由于具有良好的离子电导、电子电导及氧化还原稳定性，已成为目前燃料极使用最为广泛的催化剂材料之一。但其催化活性相比Ni基催化剂仍然较差，且在大电压/大电流条件下性能衰减较快。因此，如何提高其催化活性和稳定性是构建高性能SOC的一个新的严峻挑战。为了解决这些个问题，我们提出了以下的改善方法：（1）原位构建钙钛矿-RP相钙钛矿基体异相结构；(2) 钙钛矿型电催化剂的晶格氧p带中心调控;（3）锶铁钼基钙钛矿的A位缺位/ B 位补偿。本报告主要介绍这些改善方法的研究进展和应用。

简介：加拿大工程院院士，中国腐蚀与防护学会外籍会士，深圳大学材料学院特聘教授。曾任加拿大阿尔伯塔大学教授、加拿大替代燃料电池首席科学家 (2004-2015)。本科毕业于北京科技大学物理化学系，后在加拿大麦克马斯特大学获得材料科学与工程博士学位, 师从Brian Ives教授。她长期从事固体氧化物燃料电池/电解池、能源存储/转化材料，绿色能源和CO2转化及腐蚀与防护等诸领域的研究，开发了多种新能源电催化材料，并据此构建了多种新型燃料电池，如零CO2排放或利用CO2发电并联产增值化学品的新型燃料电池，发展了多种高温材料、核电材料腐蚀防护机理及应用技术。发表专著一章、SCI论文470余篇， 授权美国专利6项。现任Springer-Nature-Electrochemical Energy Reviews, Corrosion Science和Corrosion Communications编委，国际腐蚀理事会理事。

Cu基催化剂表面二氧化碳电还原机理浅析

徐冰君 教授

北京大学

摘要：利用可再生电能源催化还原二氧化碳制备液体燃料与高价值化学品是学界公认的从化石燃料到可再生能源转型以及减缓全球气候变化的重要策略之一。铜基催化剂以其对C2+产物的独特的选择性收到了广泛的关注。一氧化碳是公认的二氧化碳电还原反应(CO2RR)中必经的反应中间体，因此对一氧化碳的电还原机理的认识是调控CO(2)RR中C2+产物选择性的基础。由于文献中电动力学数据大都收到CO传质阻力影响，铜基一氧化碳电还原的机理与决速步骤还存在比较大的争议。通过将晶枝铜颗粒负载在疏水的碳纸上，我们首次在pH 7-14的范围中测得完全不受传质限制的一氧化碳还原动力学数据。发现在相同的SHE电压下，C2+产物生成速率不受电解液pH值的影响，同时Tafel斜率均为~120 mV/dec。我们通过动力学研究确定了CO的反应级数，并原位测定了CO在催化剂表面的吸附等温线，从而得到了吸附态CO的反应级数。据此我们推断C-C耦合不可能为CO电催化还原中的的决速步骤，提出了新的反应机理，并通过结合原位表面增强红外与拉曼光谱对Cu基催化剂在CO(2)RR中表面活性位的结构进行了探索。

简介：北京大学化学与分子工程学院李革赵宁讲席教授。哈佛大学物理化学博士（2011），加州理工学院化工系博后（2011-2013），曾任美国特拉华大学化学与分子生物工程系助理教授（2013）与centennial development讲席副教授（2019），于2020年加入北京大学。曾获ACS石油研究基金新人奖（2015）；美国空军科研办公室新人奖（2016）；美国自然科学基金新人奖（2017）；I&EC有影响力学者（2018）；教育部长江特聘教授（2020）；I&EC Early Career Fellow。现担任Science Advances、Catalysis Today与物理化学学报副主编，Scientific Reports编委。徐冰君课题组致力于多相热、电催化界面机理研究，发展界面敏感的原位表征技术，开发高效、高选择性的催化材料与过程。在生物质转化，碳氢化合物升级，二氧化碳捕集与升级等方向在Nat. Energy, Nat. Chem., JACS, Angew. Chem., Nat. Commun., PNAS, ACS Catal.等杂志发表了100余篇科学论文。

报告时间：2023年4月17日8:30

报告地点：能源楼连廊第三会议室