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第一作者：Juliana S. A. Carneiro，Inyoung Jang

通訊作者：Juliana S. A. Carneiro，Eranda Nikolla

通訊單位：哥倫比亞大學，密歇根大學

Juliana S. A. Carneiro，哥倫比亞大學化學工程系助理教授，博士師從Eranda Nikolla.

Eranda Nikolla，密歇根大學化學工程系教授。

論文速覽

將能量轉化為X和X轉化為能量（其中X代表綠色氫氣、碳基燃料或氨）的技術擴大了電化學轉換和存儲領域的應用，其中固體氧化物電化學電池（SOCs）是最有前景的技術之一，它們優異的轉換效率歸因于在較高溫度（400-900 °C）條件下有利的熱力學和動力學。

這些固態電化學系統在燃料電池和電解模式之間展現出可逆操作的靈活性，并且能夠高效地利用多種燃料。然而，SOC電極上的電催化材料在促進可逆操作和燃料靈活性方面仍然不是最優的。

本論文探討了在能源轉換與存儲領域中，電化學轉換技術的發展，特別是SOCs在能量轉化為X（如綠色氫氣、碳基燃料或氨）以及X轉化為能量技術中的應用。這些技術利用電子驅動化學反應，實現能量的生成或存儲。

本論文重點討論了在氧離子導電型SOCs（O-SOCs）和質子導電型SOCs（H-SOCs）中使用的電催化材料的多樣性，并評估了它們在不同電化學反應中的電化學活性，以及在不同操作條件下的催化劑失活機制。

圖文導讀

圖1：可逆操作的O-SOC和H-SOC的示意圖。

圖2：不同反應的能量需求隨溫度變化的情況。

圖3：氨合成反應的熱力學數據。

注：以上為綜述中部分圖表。

總結展望

本論文提供了對SOCs中電極催化劑電化學性能評估的指南，并為設計有效的催化劑提供了指導，以實現在燃料使用和操作模式上的靈活性。研究亮點包括對電催化材料的深入分析，以及在不同操作條件下催化劑性能的評估。

論文的數據表明，通過優化電催化劑的結構和組成，可以顯著提高SOCs的性能，并減少催化劑失活。結論部分強調了在電催化劑設計中需要考慮的關鍵因素，以及未來研究的方向。

文獻信息

標題：Electrocatalysis in Solid Oxide Fuel Cells and Electrolyzers

期刊：Chemical Reviews

DOI：10.1021/acs.chemrev.4c00008

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