Atomically Dispersed Ru Species Induced by Strong Metal–Support Interaction for Electrochemical Methane Reforming

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作者
Yuefeng Song,Tianfu Liu,Weicheng Feng,Rongtan Li,Yige Guo,Mingrun Li,Luozhen Jiang,Hiroaki Matsumoto,Chaobin Zeng,Xiaomin Zhang,Geng Zou,Qingxue Liu,Houfu Lv,Jingcheng Yu,Meilin Liu,Guoxiong Wang,Xinhe Bao
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:146 (46): 31825-31835 被引量:29
标识
DOI:10.1021/jacs.4c10729
摘要

During the high-temperature oxygen evolution reaction for CO2 electrolysis in solid oxide electrolysis cells (SOECs), the key elementary process of O2- transfer is restricted by the high anodic oxygen pressure thermodynamically, thus requiring a high external voltage [open-circuit voltage (OCV)] to drive the electrolysis reaction. Herein, electrochemical CH4 reforming is introduced to the SOEC anode, which remarkably lowers the anodic oxygen pressure and OCV, finally reducing the energy demand from 3.12 to 0.11 kW h per cubic meter of CO. Meanwhile, atomically dispersed Ru species is anchored on the anode surface due to the strong metal-support interaction, which exhibits superior CH4 reforming activity (90% of CO selectivity) and stability (300 h) to the infiltrated Ru nanoparticles and doped Ru species in the bulk lattice at 600 °C. This work proposes an efficient strategy to boost the SOEC performance thermodynamically and produce value-added chemicals at both the cathode and anode of SOEC simultaneously.
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