二氧化碳電化學還原為甲酸是提高二氧化碳利用率的一條有前途的途徑,并且具有作為儲氫介質的潛在應用。
在這項工作中,國家可再生能源實驗室K. C. Neyerlin開發了一種零間隙膜電極組件架構,用于從二氧化碳直接電化學合成甲酸。
文章要點
1)關鍵的技術進步是穿孔陽離子交換膜,當用于正向偏壓雙極膜配置時,允許膜界面處產生的甲酸以高達 0.25 M 的濃度通過陽極流場排出。沒有額外的夾層組件在陽極和陰極之間,這一概念旨在利用燃料電池和氫氣電解中普遍存在的現有材料和堆設計,從而更快地向規模化和商業化過渡。
2)在 25 cm2 電池中,穿孔陽離子交換膜配置可在 <2 V 和 300 mA/cm2 的條件下對甲酸實現 >75% 的法拉第效率。更關鍵的是,200 mA/cm2 下的 55 小時穩定性測試顯示了穩定的法拉第效率和電池電壓。
利用技術經濟分析來說明實現與當前甲酸生產方法成本平價的途徑。
參考文獻
Hu, L., Wrubel, J.A., Baez-Cotto, C.M. et al. A scalable membrane electrode assembly architecture for efficient electrochemical conversion of CO2 to formic acid. Nat Commun 14, 7605 (2023).
DOI:10.1038/s41467-023-43409-6
https://doi.org/10.1038/s41467-023-43409-6