在Cu电催化剂的电化学降低CO中的解离体缓冲和CO覆盖效应
Mustapha Bello1, Monsuru Olatunji Dauda1, John Hendershot1
1Gordon A. and Mary Cain Department of Chemical Engineering, Louisiana State University, Baton Rouge, Louisiana 70803, United States.
这项研究优化了铜电催化剂以有效减少一氧化碳 (CO),达到90%的酸盐选择性. 通过缓冲剂控制pH值是高价值产品形成的关键.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 催化剂是一种催化剂.
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 通过电化学方法减少一氧化碳 (CO) 是可持续化工生产的一个有前途的途径.
- 铜电催化剂在减少二氧化碳方面是有效的,但选择性可能具有挑战性.
- 零间隙膜电极组件提供高效的反应堆设计.
研究的目的:
- 调查缓冲剂和气体辅料对铜电催化剂减少CO2的性能的影响.
- 了解当地的pH和CO表面覆盖面对产品选择性的影响.
- 确定有利于对特定的降解产品 (如乙,乙烯和乙醇) 高选择性的条件.
主要方法:
- 在零间隙膜电极组件中进行了电解CO减少实验.
- 使用了不同的缓冲剂 (例如,酸盐,KHCO3,KOH) 和联合养气体 (CO2,Ar).
- 使用法拉第克效率 (FE) 测量方法分析了产品分布.
- 商业化的离子交换膜得到了评估.
主要成果:
- 高酸法拉代效率 (FE) 为90%,在300 mA cm-2下使用纯CO料和近pH 8.的酸盐缓冲解质,达到90%的效率.
- 进化反应在更高的pH (>8) 时占主导地位,使用CO料,不论缓冲器如何.
- 在KHCO3中对乙烯 (42% FE) 或KOH中对乙醇 (40% FE) 的选择性提高.
- 在不同的离子交换膜中观察到类似的选择性趋势.
结论:
- 局部pH和CO表面覆盖率是控制电化学CO降低产品选择性的关键因素.
- 对于高酸盐选择性来说,pH缓冲,特别是在pH8附近,以及受控的CO覆盖面是必不可少的.
- 该研究为设计高效的电催化系统提供了洞察力,用于将二氧化碳转化为有价值的化学物质.
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