通過在酸性電解質(zhì)中還原二氧化碳（CO2）來電化學合成有價值的化學品和原料，可以克服在堿性和中性條件下相當大的CO2損失。然而，由于激烈的競爭性析氫反應，在酸性電解質(zhì)中實現(xiàn)高生產(chǎn)率仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。近日，中國科學技術(shù)大學Tang Kaibin、Gao Minrui通過儲層結(jié)構(gòu)設計實現(xiàn)高效穩(wěn)定的酸性CO2電解制甲酸。
本文要點：
1) 作者表明，在氣體擴散層上垂直生長的鉍納米片可以產(chǎn)生許多空腔作為電解質(zhì)儲層，這些空腔限制原位產(chǎn)生的氫氧根和鉀離子，并限制質(zhì)子向內(nèi)擴散，從而產(chǎn)生局部堿性環(huán)境。
2) 基于此設計，作者在pH為2時實現(xiàn)了96.3%的甲酸法拉第效率和471 mA cm?2的電流密度。當在連續(xù)流電解槽中運行時，該系統(tǒng)具有40%的全池甲酸能量效率和79%的單程碳效率，并在50小時內(nèi)穩(wěn)定運行。
Li-Ping Chi et.al Efficient and stable acidic CO2 electrolysis to formic acid by a reservoir structure design PNAS 2023
https://doi.org/10.1073/pnas.2312876120
