西安交大科研团队在多能转换存储领域取得系列新进展
2024/12/16
511电转气（Power to Gas, P2G）技术实现了电力系统与天然气网络间能量的大规模传递及能量的长时间存储，为能源互联网中可再生能源的消纳提供了新的解决途径。该技术路线既促进了“电-气”网络的深度融合，也为解决新能源发电的波动性问题提供了新途径。相对于其他单纯“电力进、电力出”的储能技术，省去了电力间歇成本，是实现新型电力系统节能与“双碳”战略的有力抓手。近期，西安交通大学电气学院、电工材料电气绝缘全国重点实验室吴锴、周峻团队在构建新型电力系统中的多能转换存储技术领域取得了系列新进展。
固体氧化物电池（SOCs）可以实现高效的“电-气”互联，然而其主要电化学活性区仅延伸几微米。因此，如何精准调控燃料电极的表面形貌对于开发高效稳定的SOCs是一巨大挑战。研究团队采用简单的选择性酸刻蚀方法，实现了SOCs燃料电极表面多级形貌的重构，在发电模式和CO2电解模式下的电化学性能同时得到了提升。该研究为制备SOCs用高效钙钛矿电极提供了一个全新的思路。
该研究成果以《选择性刻蚀方法实现固体氧化物电池燃料电极纳米表面重构》（Nanosurface-Reconstructed Fuel Electrode by Selective Etching for Highly Efficient and Stable Solid Oxide Cells）为题发表于国际著名学术期刊《 先进科学》（Advanced Science）上。西安交通大学为该论文第一单位，电气学院博士研究生孙跃跃为该论文第一作者，西安交通大学电气学院吴锴教授、周峻副教授、崔佳佳博士为通讯作者。
其次，研究人员采用了一种软模板辅助电沉积技术实现了介孔高熵合金（m-HEA）的均匀成核和生长，m-HEA薄膜在甲醇氧化反应中表现出优异的活性，比介孔Pt薄膜高7.2倍，比商业Pt黑高35倍。该工作提供了一种有效的方法来设计具有可控的多孔结构HEA催化剂，以满足多场景的“电-气”高效转化应用。
上述研究成果以《介孔高熵合金薄膜》（Mesoporous High-Entropy Alloy Films）为题发表在国际权威期刊《美国化学会纳米》（ACS Nano）上。西安交通大学为该论文第一单位，电气学院博士研究生付磊为该论文第一作者，西安交通大学电气学院周峻副教授、名古屋大学康运卿博士和Yusuke Yamauchi教授为通讯作者。
此外，团队还开发了一种简单的等离子体轰击策略来优化钙钛矿氧化物的催化活性。P-LCFO表现出增强的OER性能，在10 mA cm-2的电流密度下具有294 mV的低过电位。这项工作探索了等离子体工程在水分解的高活性钙钛矿氧化物催化剂方面的应用，也体现出电气工程等离子体科学与电化学催化领域的前沿交叉研究潜力。
上述研究成果以《等离子体诱导的氧缺陷工程促进钙钛矿氧化物析氧反应》（Plasma-Induced Oxygen Defect Engineering in Perovskite Oxide for Boosting Oxygen Evolution Reaction）为题发表在国际著名期刊 Small 上。西安交通大学为该论文的第一单位，电气学院博士研究生王开腾为该论文第一作者，西安交通大学电气学院周峻副教授，付磊博士生和名古屋大学Yusuke Yamauchi教授为通讯作者。
上述工作得到了国家自然科学基金，陕西省重点研发计划、国家电网公司、电工材料电气绝缘全国重点实验室自主课题等项目的资助，论文的表征及测试得到了西安交通大学分析测试共享中心的支持。
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