近日，Nature Communications（《自然▪通訊》）在線發表了我校在熔鹽電解低成本析氧陽極領域的的最新研究成果。論文題目為“An iron-base oxygen-evolution electrode for high-temperature electrolyzers”(《高溫電解體系鐵基惰性析氧陽極》)。我院汪的華課題組博士後杜開發為論文第一作者，土木建築工程學院高恩來課題組博士生張春波承擔了DFT計算工作，汪的華、尹華意為論文通訊作者。
“雙碳”目标下能源産業正加快向“清潔低碳+電氣化”轉變，電能驅動的高溫熔鹽電解技術在綠色低碳冶金和電能存儲、二氧化碳資源化利用、乏燃料幹法後處理領域因其快速的反應動力學而頗具發展潛力，但高溫電解器中所必需的可在苛刻環境穩定服役的低成本析氧陽極是亟待解決的瓶頸，制約着高溫電解碳中和技術的發展和應用。
圖1. a金屬陽離子的離子勢及熔鹽酸堿度與金屬材料陽極行為的關系圖，b金屬氧化物溶解反應平衡常數與金屬陽離子離子勢關系圖，c金屬氧化物的生成及穩定電位區間圖。
汪的華/尹華意團隊通過十餘年的努力，基于上千組實驗測試和理論計算結果，揭示了“離子勢-熔鹽堿度-金屬陽極行為”和“溶解反應平衡常數-離子勢”依存關系，構建了金屬穩定電位區間圖，建立了熔鹽電解體系惰性陽極選材原理和方法。在此基礎上開發出一種具有LiFe5O8膜層的高性能鐵基高溫氧析出反應（HT-OER）催化電極，其在熔融碳酸鹽電解體系中表現出優異的催化活性和穩定性。課題組進一步建立了抗氯離子侵蝕的堿性氧化膜自修複方法，創新性提出通過LiFe5O8的解離反應抑制Cl-對陽極的侵蝕的策略，設計的鐵基電極可在熔融LiCl–Li2O中長時間穩定服役，為解決乏燃料幹法後處理技術所需低成本陽極提供了可能。
該研究為開發面向熔融鹽電解槽(例如熔融碳酸鹽、氯化鹽)的低成本、長壽命HT-OER電極提供了範例，所建立的高溫惰性陽極的設計原理和方法也可為極端條件下耐腐蝕金屬材料的設計和腐蝕防護提供指導。
圖2. a-d FeNi36陽極的表征分析，e-g FeNi36陽極在LiCl-Li2O電解質體系中的析氧性能及服役穩定性。
該項工作得到了國家自然科學基金（52031008，51874211，51325102，20873093）和88858cc永利官网先進儀器測試平台的支持。
論文鍊接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-35904-7。
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