传统的层压结构气体扩散电极(GDE)在提高电催化二氧化碳还原效率方面取得了巨大成功,但仍然存在分层、溢流、盐沉淀以及活性位点利用率有限等问题。
在此,苏州大学Yang Peng,Fenglei Lyu通过静电纺丝制造了具有分级孔隙率的整体GDE(NiNF),其中包含嵌入欠配位Ni-N-C活性位点的CNT增强碳纳米纤维。
文章要点
1)纳米纤维经过聚四氟乙烯 (PTFE) 热处理,附加表面疏水层,使 GDE 能够在流通池和膜电极组件 (MEA) 中适应广泛的 pH 值。
2)凭借整体结构、分级孔隙率和高活性催化位点,优化的 NiNF GDE 实现了近乎一致的 CO 法拉第效率,在碱性和酸性流中分别提供 282 ± 9 和 362 ± 10 mA cm-2 的峰值电流密度。
3)更重要的是,疏水化整体GDE在中性MEA中稳定运行超过273小时,总能源效率为38%,在酸性MEA中单程CO2转化率为78%。
这项工作通过 GDE 设计的创新为工业规模的二氧化碳电解铺平了道路。
参考文献
Min Wang, et al, Hydrophobized Electrospun Nanofibers of Hierarchical Porosity as the Integral Gas Diffusion Electrode for Full-pH CO2 Electroreduction in Membrane Electrode Assemblies, Energy Environ. Sci., 2023
DOI: 10.1039/x0xx00000x
https://doi.org/10.1039/x0xx00000x