在眾多的電解裝置中，高溫熔鹽電解槽以其良好的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性能為現(xiàn)代社會(huì)作出了重要貢獻(xiàn)。用于鋁生產(chǎn)的Hall-Héroult工藝和其他用于活性金屬(鎂、鋰等)的熔鹽電解槽就是很好的例子。此外，熔融氯化物電解和熔融碳酸鹽電解在最近幾年得到了深入研究，目的是在高溫下將金屬氧化物和CO₂轉(zhuǎn)化為增值金屬/合金和碳/碳基燃料。然而，由于材料在陽(yáng)極極化下嚴(yán)重退化，開(kāi)發(fā)低成本和高效穩(wěn)定的HT-OER電極迫在眉睫。

基于此，武漢大學(xué)汪的華和尹華意等報(bào)道了一種耐用的鐵基HT-OER電極，其原位生成的LiFe₅O₈可用于熔融碳酸鹽和LiCl-Li₂O電解槽。

研究人員首先測(cè)量了一系列純金屬(Ag，Cr，Co，Cu，Ni，F(xiàn)e，Al，Pt，Ti，Nb，V，W和Mo)的陽(yáng)極極化曲線，以揭示陽(yáng)極行為與Li₂CO₃-Na₂CO₃-K₂CO₃熔融鹽在450-750 °C的堿度之間的相關(guān)性，為篩選化學(xué)穩(wěn)定且不溶于不同堿度熔鹽的合適氧化物奠定了基礎(chǔ)。

為了解決Cl^?的超高腐蝕性，研究人員通過(guò)控制LiFe₅O₈的堿度來(lái)誘導(dǎo)O^2?的釋放，從而防止Cl^?與鐵離子的結(jié)合。此外，密度泛函理論(DFT)計(jì)算進(jìn)一步表明LiFe₅O₈是防止Cl^?侵蝕的有效屏障，其擴(kuò)散能壘為2.93 eV。

設(shè)計(jì)合理、堿度提高的預(yù)氧化Fe-36Ni鐵基電極可以在熔融LiCl-Li₂O中穩(wěn)定工作20天，性能沒(méi)有發(fā)生明顯下降；電解后，F(xiàn)e-36Ni電極的成分沒(méi)有變化，氧化膜的厚度只增加了7微米，進(jìn)一步證明了其超高穩(wěn)定性。綜上，該項(xiàng)工作為探索用于熔鹽電解槽，特別是用于熔融碳酸鹽和氯化物的低成本和長(zhǎng)效HT-OER電極提供了一個(gè)范例，這有助于加速綠色材料合成的電化，并隨后實(shí)現(xiàn)碳閉環(huán)。

An Iron-Base Oxygen-Evolution Electrode for High-Temperature Electrolyzers. Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-35904-7