骆静利院士&符显珠Angew：无CO2排放的甲醛燃料电池

通讯作者：骆静利院士和符显珠教授

通讯单位：深圳大学

DOI：https://doi.org/10.1002/anie.202302950

碳基燃料在不排放二氧化碳的情况下高效、清洁地转化为电能，这仍是当前研究面临的挑战之一。使用贵金属作为阳极催化剂的传统燃料电池，通常会因CO中毒和与CO₂产生相关的一系列问题而导致燃料电池的性能下降。基于此，深圳大学符显珠教授和骆静利院士等人设计了一种高性能无CO₂排放的燃料电池，该燃料电池由C1分子（甲醛）为原料，供给电能的同时，产生高纯度氢气和有价值的甲酸盐。

1、作者制备了一种铜纳米片阵列作为高活性和选择性电催化阳极，以确保甲醛同时转化为甲酸和氢气，其甲醛起始氧化电位（约-0.1 V）比氢（0 V_RHE）和甲醇（0.016 V）的理论氧化电位更低。

2、原位微分电化学质谱（DEMS）和密度泛函理论（DFT）计算证实产生的是H₂而不是H₂O，且H₂来自于C-H键的裂解。

3、该燃料电池每1度电可产生0.62 Nm³ H₂和53 mol甲酸盐，开路电压高达1 V，峰值功率密度为350 mW/cm²。该研究为甲醛的环保处理、有价值化学品的生产和燃料电池发电提供了一种创新策略。

图1 甲醛燃料电池的结构图

图2 Cu纳米片阵列的合成与表征

图3 Cu纳米片阵列的组分表征

图4 Cu催化剂的催化性能

图5 电极性能

图6 理论计算

图7 甲醛燃料电池性能