電極触媒：カプセル化したCo–Ni合金による高温CO₂電解還元の促進

電気化学的CO₂還元による化学品や燃料の生成は、再生可能エネルギー貯蔵やカーボンリサイクルに大変有望である。固体酸化物形電解セルにおける高温でのCO₂電解還元は工業的に重要であるが、現在の触媒は、高電流密度においてエネルギー効率が低く、寿命も限られていて、1 A cm⁻²の電流密度および800 ℃以上の温度において一般的にエネルギー効率が70％未満、寿命が200時間未満である。今回我々は、Sm₂O₃ドープCeO₂を用いたカプセル型Co–Ni合金触媒を開発した。この触媒は、800 ℃におけるCO₂からCOへの高温変換の場合、1 A cm⁻²の電流密度で90％のエネルギー効率と2000時間以上の寿命を示す。COへの選択性は約100％で、単通収率は90％に達する。我々は、今回の触媒の有効性が、カプセル化された独特な構造と最適化された合金組成に起因し、これらがCO₂吸着の促進、適度なCO吸着、金属凝集の抑制を同時に可能にすることを示す。今回の研究によって、活性と安定性の典型的なトレードオフを克服するとともに工業的応用の可能性を有する、効率的な高温反応触媒設計戦略がもたらされる。

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