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固體氧化物電化學電池（Solid oxide electrochemical cells, SOECs）已證明有潛力成為在中等溫度下電化學CO₂還原（CO₂R）的高效裝置。然而，CO₂R的性能和廣泛應用在很大程度上取決于最先進電極的緩慢反應動力學和較差的耐用性。

基于此，華南理工大學陳宇教授（通訊作者）等人報道了一種提高鈣鈦礦基電極Sr₂Fe_1.5Mo_0.3Cu_0.2O_6-δ（SF1.5MC）用于H₂的電化學氧化和CO₂還原的反應活性和耐久性的策略。

從X射線衍射（XRD）和掃描透射電子顯微鏡（STEM）觀察到，在燃料電池的傳統的操作條件下，SF1.5MC電極優雅地重構為三相富氧空位雙鈣鈦礦（DP）相、Ruddlesden-popper（RP）相和Cu-Fe金屬相。這種在還原的SF1.5MC中構建的耐用多異質界面可以極大減少還原過程中的Sr偏析，從而減少CO₂氣氛下電解模式下碳酸鹽的形成。通過與HR-TEM結合測試后樣品的XRD證實，Fe部分取代Mo可以獲得增強的相結構。

考慮到鈣鈦礦氧化物的高成本和Gd_0.2Ce_0.8O_1.9（GDC）的高離子電導率，與純SFM相比，使用Sr₂Fe_xMo_2-xO_6-δ（SFM）鈣鈦礦-GDC復合燃料電極是一個有前途的候選者鈣鈦礦燃料電極。

實驗結果表明，具有這些界面的電極在CO₂電解中表現出顯著改善的電化學性能和優異的耐久性。具有SF1.5MC-GDC燃料電極的La_0.8Sr_0.2Ga_0.8Mg_0.2O_3-δ（LSGM）電解質負載的SOEC在CO₂電解中在 1.4 V時的電流密度為1.94 A cm^-2，高于采用Sr₂Fe_1.5Mo_0.5O_6-δ（SF1.5M）-GDC電極的電池（1.34 A cm^-2）。

此外，使用SF1.5MC-GDC燃料電極在800 °C的燃料電池模式運行約為50 h、CO₂電解模式運行約為80 h），并具有約100%的法拉第效率（FE）。

Building Efficient and Durable Hetero-Interfaces on a Perovskite-Based Electrode for Electrochemical CO₂ Reduction. Adv. Energy Mater., 2022, DOI: 10.1002/aenm.202202175.

https://doi.org/10.1002/aenm.202202175.

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