使用电解质集成聚合物涂层电流采集器方法扩大基于 PTFE 的气体扩散电极的规模
Michael Filippi1, Tim Möller1, Remigiusz Pastusiak2
1The Electrochemical Energy, Catalysis, and Materials Science Laboratory, Department of Chemistry, Chemical Engineering Division, Technical University Berlin, 10623 Berlin, Germany.
ACS energy letters
|April 18, 2024
概括
扩大二氧化碳电解器的规模是一项挑战. 本研究介绍了一种基于PTFE的气体扩散电极 (GDE) 的新型电流采集器,可在更大的尺寸 (高达100厘米2) 上保持性能,以有效减少二氧化碳.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 像PTFE这样的非导电性多孔聚合物基板对于CO2/CO降解电解器中的气体扩散电极 (GDE) 至关重要.
- 将聚合物基GDE扩展到更大,工业相关的尺寸,而不会损失性能,一直是一个重大挑战.
研究的目的:
- 开发一种新的当前收集器概念,使基于PTFE的GDE能够扩大规模.
- 为了减轻大型GDE的性能损失,特别是对于高电阻性阴极.
- 将流场功能集成到单极板配置中,以提高CO2电解器的性能.
主要方法:
- 开发一种多功能电流采集器,使薄的催化剂涂层能够进行多点前接触.
- 在单极板设计中整合流场功能,以最大限度地减少电解质间隙.
- 在性离子交换膜 (AEM) 和酸性阴离子交换膜 (CEM) 系统中对100厘米2的阴极进行实验验证.
主要成果:
- 基于PTFE的GDE的成功扩展从5平方厘米到100平方厘米及以上.
- 由于新型多点接触方法,减轻较大的电极的性能损失.
- 在性AEM和酸性CEM电解系统中都证明了有效性.
结论:
- 目前开发的收集器概念是扩大二氧化碳电解器规模的重大进步.
- 这项创新解决了当前GDE技术的关键局限性,为更大,更高效的系统铺平了道路.
- 该设计促进了电化学二氧化碳减排的性能和可扩展性.
