8月17日,首尔大学在《Adv.Mater.》上发表题为“Unveiling Direct Electrochemical Oxidation of Methane at the Ceria/Gas Interface”的论文,报道CeO2界面上的甲烷电催化氧化。
固体氧化物燃料电池能够高效率的利用烃类燃料,因此成为一种优异的可持续能源体系,CeO2-δ具有活化烃类分子和减少积碳问题的能力,因此是比较好的固体燃料电池材料。但是人们对于最简单的CH4分子在CeO2-δ/气体界面上的活化机理并不理解,而且对于CeO2-δ具有活化CH4的能力存在争议。这个争议来源于缺少设计标准的金属/氧化物电极,而且电催化活化CH4分子包括多个步骤。
鉴于此,首尔大学科研团队报道Sm掺杂的CeO2-δ薄膜构筑固体氧化物燃料电池的模型,并且对CeO2-δ界面上CH4分子的电催化氧化过程进行监控。
通过电化学阻抗谱、原位XPS、DFT理论计算等方法说明CeO2-δ界面有助于活化CH4分子,反应中生成H2O分子的步骤是决速步。
这项研究有助于人们长期以来对于CH4能否用于SOFC固体燃料电池的应用的争议。此外,这项研究有助于改善和优化电极的设计以及发展高性能环境友好的燃料电池。