La_(x)Sr_(2-x)Fe_(1.5)Ni_(0.1)Mo_(0.4)O_(6-δ)对称电池电解CO_(2)研究

摘要

固态氧化物电解池(SOECs)因较高的能量转化效率在电化学还原CO_(2),实现“碳中和”社会方面备受关注。与非对称电池结构相比,对称SOECs的空气极和燃料极是相同或相近的材料,可以减少界面种类,改善电极与电解质的热膨胀匹配性,简化电池的制备工艺。本研究合成了钙钛矿氧化物La_(x)Sr_(2–x)Fe_(1.5)Ni_(0.1)Mo_(0.4)O_(6–δ)(L_(x)SFNM,x=0.1、0.2、0.3、0.4),作为固体氧化物电解池的对称电极用于评估纯CO_(2)的电化学还原性能。掺入La^(3+)可以有效提高反应催化活性,其中L_(0.3)SFNM为电极的电解池表现出最高的电化学性能,800℃下,在空气中的极化电阻为0.07Ω·cm^(2),在50%CO-50%CO_(2)中的极化电阻为0.62Ω·cm^(2)。单电池L_(0.3)SFNM@LSGM|LSGM|L_(0.3)SFNM@LSGM在800℃和1.5 V电压下的电解电流密度为1.17 A·cm^(-2),在初始的50 h CO_(2)短期电解测试中表现出优异的稳定性,是一种理想的对称电极材料。