近日，我所能源催化轉化全國重點實驗室碳基資源電催化轉化研究組（523組）宋月鋒副研究員等，聯合復旦大學汪國雄教授團隊、大連工業大學安慶大教授團隊，在固體氧化物電解池（SOEC）陽極高溫析氧反應（OER）性能調控方面取得新進展。合作團隊通過調控陽極材料表面電子結構，提升了高溫OER活性與穩定性。
SOEC高溫電解二氧化碳（CO2）是一種前景廣闊的碳資源化技術，具有過電位低、電流密度高和能效高等優勢，受到能源與環境領域科研人員的廣泛關注。其中，OER作為陽極關鍵限速步驟，其反應主要集中發生在電極表面。因此，通過調控陽極表面電子結構來提升晶格氧活性和電荷傳輸能力，是提高SOEC整體性能的關鍵策略。
本研究通過高溫自分散方法將鋇（Ba）元素分散于Pr0.9CoO3?δ陽極表面，制備了具有氧化鋇（BaO）納米顆粒負載的PrBaCo2O5+δ-Pr0.9CoO3?δ活性表界面結構。研究發現，Ba元素的引入可使陽極O 2p帶中心向費米能級上移，提升鈷（Co）元素價態，從而降低最小電子躍遷能量，加快陽極表面電荷轉移過程。這一改性策略有效降低了陽極電子傳輸與表界面反應過程的極化電阻，同時促進了離子和電子傳導。此外，表面BaO納米顆粒還能夠促進界面氧溢流過程，從而增強OER性能。該研究不僅為高性能SOEC陽極的材料設計提供了新思路，也為開發高效固體氧化物電化學器件提供了理論與實驗基礎。
相關成果以“Optimizing Surface Electronic Structure by Ba Dispersion for Enhanced High-Temperature Oxygen Evolution Reaction Activity”為題，發表在《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）上。該工作的共同第一作者是我所聯合培養碩士研究生劉鶴偉和王夢娜。上述工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的資助。（文/圖 劉鶴偉、宋月鋒）
