CO2电解有望利用可再生能源和资源生产碳基化学品和燃料。然而,其工业应用受到高电流密度下CO2、电子、质子和产物(CEPP)转移的严重限制。
近日,滑铁卢大学陈忠伟院士,余爱萍教授,华南师范大学王新教授提出了一种电解器,其使用含水CO2饱和阴极电解液在整个多孔电极中的强制对流,并利用CO2(g)-液体-催化剂界面的原位形成来改善CEPP转移并达到高电流密度。
文章要点
1)由于局部压力降低的影响,由于局部压力的影响,来自溶解的CO2和碳酸氢盐的气态CO2的脱溶增加,加快了CO2的供应;此外,扩散层厚度减小了10倍,促进了CEPP的同时转移。
2)研究人员通过原位电沉积和配体修饰来合成Ag基催化剂。其中,阴极纤维完全被配体修饰的Ag活性位点包裹,提供了丰富的活性位点并促进了反应动力学。利用Ag基催化剂,实现了3.37 A cm-2的最大电流密度,并组装了一个放大的4×100 cm2的电解槽,CO产率达到了90.61 h-1。
这项研究为环境CO2电解技术的商业放大提供了有前途的电极结构,并且可以扩展到电化学合成和能量存储系统的工业应用。
参考文献
Wen, G., Ren, B., Wang, X. et al. Continuous CO2 electrolysis using a CO2 exsolution-induced flow cell. Nat Energy (2022).
DOI:10.1038/s41560-022-01130-6
https://doi.org/10.1038/s41560-022-01130-6