金属-掺杂氧化铈体系H_(2)/CO电化学反应机理研究进展

应用金属-稀土元素掺杂氧化铈阳极是固体氧化物燃料电池(SOFC)中低温化的重要策略之一。掺杂氧化铈自身的混合离子电子导体(MIEC)特性拓展了反应界面,也使得反应机理更为复杂。本文综述了金属-掺杂氧化铈体系H_(2)和CO的电化学氧化反应机理,指出在H_(2)电化学反应中类Ni/YSZ型H溢出机理占主导地位;对于CO电化学反应,结合在CO催化反应中主要的Marse-van Krevelen(MvK)机制和CO_(2)电化学还原反应逆过程,预测其电荷转移步骤主要发生在氧空位形成和CO_(2)形成反应。在MIEC型反应机理中,H_(2)氧化反应路径的主要区别在于H_(2)解离吸附位点的不同;而CO氧化反应路径根据吸附位点可分为与CeO_(2)晶格氧反应直接生成CO_(2)或者生成碳酸盐中间体,电荷转移步骤为碳酸盐形成和CO_(2)形成反应。综上,H_(2)电化学氧化以H溢出为主,CO电化学氧化的主导反应机理尚不明确,亟待深入研究。本文工作对明晰H_(2)和CO乃至H_(2)/CO混合燃料体系类Ni/YSZ型和MIEC型反应机理具有一定的指导意义。