燃料电池反应器可以量身定制，在产生增值化学品和电能的同时，释放的二氧化碳或其他污染物可以忽略不计;此外，其中一些反应器甚至可以“吸入”有毒气体作为原料。这种共生反应有利地抵消了化石燃料资源的快速枯竭，并缓解了日益加剧的环境问题。这些独特的反应器继承了燃料电池的优点，即高能量转换效率和高选择性。与类似的三明治结构的能源转换装置相比，燃料电池反应器通过发电、生产化学物质、保持生态友好性，成功地实现了“一石三鸟”。
近日，深圳大学材料学院Jing-Li Luo教授和符显珠教授课题组在《Electrochemical Energy Reviews》杂志发表了题为“Fuel Cell Reactors for the Clean Cogeneration of Electrical Energy and Value-Added Chemicals”的综述论文。该论文结合燃料电池基本原理，深入讨论了共生反应，包括基本原理、评价标准、不同分类、概念拓展以及对各种不同类型共生反应燃料电池反应器的设计和材料优化（图1），及该团队近年来在燃料电池反应器电化学共生反应领域取得的重要研究进展。该团队指出了基于不同类型燃料电池体系下共生反应的实现方式，以及在其他电化学反应中共生反应器的可拓展设计策略；并对电池结构设计和关键材料优化对共生反应的影响进行了系统的总结。该论文揭示提升共生反应燃料电池性能的主要关键还是在于催化剂材料以进一步提高反应的转化率和选择性、而后续的难点则在于复杂多相产物的分离、及共生反应燃料电池在废物处理方面具有应用潜力。本综述结果对于共生反应器及燃料电池的研究具有重要指导意义。
图1 典型共生反应
深圳大学材料学院Jing-Li Luo教授和符显珠教授为论文通讯作者，司凤占副研究员为论文的第一作者，深圳大学为第一完成单位。
项目支持：国家自然科学基金（No. 21975163），广东省自然科学基金资助项目（2020A1515011165），深圳市科技计划（No. KQTD20190929173914967, JCYJ20200109110416441, JCYJ20220531102408019）。
论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s41918-022-00168-0
