咨询电话:021-58952328
Chem. Eur. J. :酸性CO2电解解决“碱度问题”并实现高CO2利用率2023-10-01
浙江师范大学杨发课题组针对目前CO2电解中的“碱度问题”撰写了酸性CO2电还原前瞻性论文,并从电解液微环境调控、碱金属阳离子调节、催化层表/界面功能化、限域型纳米结构设计和新型电解槽开发等五个方面进行了系统化阐述。

电催化二氧化碳还原反应(CO2ER)为碳中和的可持续化学燃料生产提供了一条很有前景的解决途径。目前的电解系统主要采用中性或碱性电解质,但由于氢氧化物(OH)与CO2之间快速且热力学上有利的反应,易造成碳酸盐的累积和交叉,严重影响CO2利用率。近年来发展的酸性介质中的CO2ER可有效解决该“碱度问题”;但在酸性电解质中,竞争性析氢反应(HER)在动力学上占主导,这将显著降低CO2ER转化效率。因此,如何有效抑制HER并加速酸性CO2电解是亟待解决的关键问题。

基于上述考虑,浙江师范大学杨发课题组总结了酸性CO2电解的最新进展,讨论了限制酸性电解质在CO2ER中应用的关键因素以及可能的解决策略,包括电解液微环境调控、碱金属阳离子调节、催化层表/界面功能化、限域型纳米结构设计和新型CO2电解槽开发等。此外,作者认为分子界面改性和控制CO2与质子(H+)比率是进一步科学研究的两种有效策略。首先,分子表/界面改性可以显著调节局部电解微环境。例如沉积在金属电极表面上的分子或有机添加剂衍生的薄膜层能有效限制H+向阴极侧的质量传输,并仍维持有利的CO2传质过程。同时,特定的界面改性可以构建一个载阳离子和亲水-疏水的纳米通道,以保持催化剂表面的高局部碱度和阳离子富集环境。另一个可行途径是通过最大限度地提高CO2和*CO中间体在电极表面的共吸附来削弱*H结合,降低催化剂表面的质子吸附,达到抑制酸性析氢的目的。总之,尽管酸性CO2电解的实际应用仍面临诸多挑战(包括动力学上有利的HER、耐酸性催化剂的设计、高效的电解槽配置和精确化的机理分析),但它一直处于研究前沿,并为实现更可持续的CO2还原技术提供了一条新的途径。

 

 

0
文信息

Acidic CO2 Electrolysis Addressing the “Alkalinity Issue” and Achieving High CO2 Utilization

Ting Zhang, Jinlei Zhou, Ting Luo, Prof. Ji-Qing Lu, Prof. Zhengquan Li, Prof. Xuexiang Weng, Prof. Fa Yang

Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202301455

 

最新产品
园区介绍