Forskere designer en ny hulfiber Cu-penetrationselektrode til effektiv CO₂-elektroreduktion

Elektrokemisk omdannelse af CO₂ til værditilvækst kemiske brændstoffer drevet af vedvarende elektrisk energi har en rolle i at reducere netto CO₂ emission og i forhold til energiforbrug.

Selvom der er gjort betydelige fremskridt inden for CO₂ elektroreduktion kan karbonatdannelse forårsage alvorlig CO₂ tab. CO₂ omdannelse i sur elektrolyt er en attraktiv måde at overvinde problemet med CO₂ tab, men selektiv reduktion forbliver en udfordring.

I en undersøgelse offentliggjort i Energy &Environmental Science , designet et forskerhold fra Shanghai Advanced Research Institute (SARI) fra det kinesiske videnskabsakademi en Cu-hulfiberpenetrationselektrode til at elektroreducere CO₂ i stærk syre med effektiv hæmning af hydrogenudviklingsreaktion (HER).

I kraft af den unikke penetrationseffekt induceret af Cu-hulfiber, rigelig CO₂ molekyler blev tilført til Cu-aktive steder. Cu-overfladen havde tilstrækkelig høj CO₂ dækning, som undertrykte HER og faciliterede CO₂ reduktion til C₂ ⁺ produkter.

Således en CO₂ single-pass konverteringsrate på over 51 % med en C₂ ⁺ Faradaisk effektivitet på 73,4 % og partiel strømtæthed på 2,2 A cm ^-2 blev opnået i sur opløsning (pH =0,71). Cu-penetrationselektrodens ydeevne blev tilnærmet eller endda overskredet ydeevnen for de avancerede Cu-base-katalysatorer.

Dette arbejde repræsenterer fremskridt i design og udvikling af nye elektrodekonfigurationer for at realisere CO₂ elektroreduktion til højværdi C₂ ⁺ kemikalier med skalerbare applikationer.

Flere oplysninger: Chang Zhu et al., Selektiv CO₂ elektroreduktion til multicarbonprodukter på mere end 2 A cm ⁻² i stærke syrer via en hulfiber Cu-penetrationselektrode, Energy &Environmental Science (2023). DOI:10.1039/D3EE02867D

Journaloplysninger: Energi- og miljøvidenskab

Leveret af Chinese Academy of Sciences