Jia Liu等人的研究团队，来自哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院，于2014年在Electrochemistry Communications期刊上发表了他们的研究成果。该篇论文探讨了由碳酸盐和CsVO3–MoO3组成的新型电解质在石墨电化学氧化中的应用，旨在解决现有直接碳燃料电池（DCFC）技术中的一些问题，并提高石墨电氧化的效率。

学术背景

研究团队在背景中解释了煤炭作为一种丰富化石燃料在电厂中的广泛应用，但这一过程存在效率低下和环境污染严重的问题。提出直接碳燃料电池（DCFC）是一个具有高效率潜力（理论效率达100%，实际可达80%）的技术，它通过直接转化碳和氧的化学反应化学能为电能。然而，DCFC通常需要高温操作（高于650℃），这不仅加速了碳的反布杜反应，导致碳利用率降低，还加剧了对电池材料的腐蚀。为此，降低DCFC的操作温度，提高其在低温下的性能，成为推动其实际应用的关键。

研究流程

研究团队开发了一种新型电解质，由(li,na,k)2co3和CsVO3–MoO3构成。通过球磨法混合制备不同比例的三元碳酸盐和二元混合物，制备了四个样本。采用高温三电极电池对石墨棒进行电氧化测试，使用VMP3/Z恒电位仪控制电池操作。电解质的电导率通过连续变换电池常数（CVCC）方法测量，采用二电极测量法进行阻抗谱分析。

结果

实验结果表明，加入CsVO3–MoO3的电解质显著提高了石墨电氧化的活性。随着CsVO3–MoO3含量的增加，电流密度增大，氧化起始电位向负值移动。在550℃下，当质量比从1:0变至5:1时，电流密度从2.8增加到18.8 mA/cm²，起始氧化电位从-0.55 V负移至-0.85 V，这一显著改进降低了DCFC的操作温度。

结论

研究表明，添加熔融CsVO3–MoO3的碳基电解质不但能在低温下有效提高石墨的氧化效率，而且具有稳定性和高离子电导率。石墨在550℃下的电氧化活性显著提高，这为直接碳燃料电池的低温操作提供了可能性。

亮点

此项研究的核心亮点在于，通过引入CsVO3–MoO3混合熔盐，显著提高了石墨在低温下的电化学反应效率，开创性地降低了直接碳燃料电池的操作温度，使其更加接近于实际应用。

其它有价值的内容

研究团队对CsVO3–MoO3在石墨电氧化中的催化机制进行了初步探讨，提出CsVO3和MoO3可能与C表面形成强电荷吸引，从而促进O2⁻的吸附，降低反应的能量壁垒，增强电氧化动力学。

通过这项研究，我们不仅获得了一种新型的碳基电解质，而且为直接碳燃料电池的低温应用提供了新的思路。这项技术的成功开发和优化，将对未来能源转换和利用具有深远的影响。