大连化物所为高效稳定电解CO2提供了新策略

近日，大连化物所催化基础国家重点实验室汪国雄研究员和包信和院士团队，与日本日立公司松本弘昭和曾超斌高级工程师合作，在高温CO2电解研究方面取得新进展，通过氧化还原循环处理，构建了高密度金属/钙钛矿界面，显著提高了固体氧化物电解池CO2电解性能和稳定性。

固体氧化物电解池可在阴极将CO2和H2O转化为合成气、烃类燃料，并在阳极产生高纯O2，具有反应速率快、能量效率高、成本低等优点，在CO2转化和可再生清洁电能存储方面具有重要的应用潜力。

将活性组分掺杂到钙钛矿体相，进而在还原气氛下原位溶出金属纳米颗粒，构建金属/钙钛矿界面，是一种提高CO2电解性能的有效途径。但金属纳米颗粒溶出仍存在颗粒密度低和颗粒尺寸大等缺点，此外金属/钙钛矿界面形成机制以及催化机理缺乏直观的原位动态认识。

本工作中，研究团队制备了Ru掺杂的Sr2Fe1.4Ru0.1Mo0.5O6-δ（SFRuM）双钙钛矿，通过氧化还原循环处理使RuFe合金纳米颗粒密度从5900个μm–2（R1）增加到22680个μm–2（R6），平均粒径在2.2~2.9nm之间，有效调控了RuFe@SFRuM界面密度。团队结合原位气氛电子显微镜及元素分布和电子能量损失谱表征，揭示了在还原和氧化气氛下RuFe@SFRuM界面的形成和再生机制，阐明了表面Ru元素富集促进溶出高密度RuFe@SFRuM界面的内在本质。原位气氛电镜、电化学交流阻抗谱结合密度泛函理论计算证实，RuFe@SFRuM界面促进了CO2吸附活化。与SFRuM阴极相比，RuFe@SFRuM阴极在1.2V时CO2电解电流密度提高了74.6%，在1000小时CO2电解测试中表现出高的稳定性。上述研究为固体氧化物电解池高效稳定电解CO2提供了新策略。

相关工作以“Promoting Exsolution of RuFe AlloyNanoparticles on Sr2Fe1.4Ru0.1Mo0.5O6-δ via Repeated Redox Manipulations forCO2Electrolysis”为题，于近日发表在《自然-通讯》 (Nature Communications)上。该工作第一作者是大连化物所502组博士后吕厚甫和博士研究生林乐。该工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中科院青年创新促进会等项目的支持。

来源：大化所

第四届CO2捕集封存利用与碳中和论坛2021将于10月在四川成都召开。会议将探讨中国“双碳”政策与化工行业发展趋势，碳排放权交易市场分析与预测，低成本且高效率的CO2捕集、浓缩和运输技术，CO2制甲醇、烯烃、芳烃、合成气、乙醇、汽油和可降解塑料等高价值产品技术与示范进展，CCUS示范项目运行经验，CCUS全产业链项目规划，高碳排放企业与新建能源化工项目的碳中和配置方案等。

背景

中国力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。“碳中和”即通过“减碳”和“固碳”实现。亚化咨询认为，推动全社会绿色低碳发展是碳减排的主力军；而二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）技术通过吸收和转化二氧化碳，是技术可行的有效固碳重要路径，目前正在推进工业示范。

2021年1月，中石化、中石油、中海油、国家能源集团、中化等头部能源化工企业签署并发布中国石油和化学工业碳达峰与碳中和宣言。宣言提出，“加快部署二氧化碳捕集驱油和封存项目、二氧化碳用作原料生产化工产品项目”。2月，国务院发布关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见。意见提出：开展二氧化碳捕集、利用和封存试验示范。

近年来，中国企业和科研机构在CO2制甲醇、烯烃、芳烃、汽油，CO2制甲酸，DMF，CO2和甲烷重整制合成气，CO2制可降解塑料等高价值化学品的技术研发、中试试验和工业示范取得了一系列进展。其中，应用中科院大连化物所技术，位于兰州新区的全球首个千吨级液态太阳燃料合成示范工程于2020年1月试车成功，耦合了光伏发电、电解水制氢，二氧化碳加氢制甲醇。

主题

1.    碳达峰碳中和政策与行动方案

2.    全国碳排放权交易市场分析与预测

3.    低成本且高效率的CO2捕集、浓缩和运输技术

4.    CO2-EOR提高石油采收率示范经验与应用实践

5.    CO2生产高价值化学品——甲醇、烯烃、芳烃、甲酸和合成气

6.    CO2加氢生产液体燃料——乙醇、汽油或多碳醇

7.    CO2制生物可降解塑料技术与项目进展

8.   新建CCUS全产业链示范项目规划

9.   绿氢成本、技术、项目与CCUS耦合应用

10.  高碳排放企业的碳中和减排路径

11.  新建化工项目的碳中和配置方案

12. 工业参观与商务考察

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