酸性流动电解槽中电催化还原CO2制CO的界面优化及工艺放大研究
马飞余1
卢先龙2
赵学洋3
王丽丽1
李振东4
邓邦为1
董帆1
1.中国气象局气候资源经济转化重点开放实验室,重庆 401147;电子科技大学长三角研究院(湖州),浙江湖州 3130012.中国气象局气候资源经济转化重点开放实验室,重庆 401147;电子科技大学长三角研究院(湖州),浙江湖州 313001;浙江工业大学环境学院,浙江 杭州 3100143.西南交通大学环境科学与工程学院,四川成都 6117564.电子科技大学长三角研究院(湖州),浙江湖州 313001;浙江工业大学环境学院,浙江 杭州 310014
摘要：基于可再生能源的电催化二氧化碳还原反应(eCO2RR)可以将CO2转化为高附加值的化学品和燃料,是应对大气CO2浓度急剧升高和全球变暖的一种可行方案.然而,在传统的中性或碱性电解液中,eCO2RR存在严重的碳损失问题,导致CO2的理论单程碳转化率(SPCE)低于50％,同时电解液的再生需要消耗额外能源.相比之下,酸性电解液可以有效解决碳损失问题,其理论SPCE可达100％,备受研究者关注.目前大多数研究仍集中在催化剂的优化上,而对气体扩散电极(GDE)、电解质和质子膜等固液气界面的优化关注不足,这些因素均会影响eCO2RR的选择性、稳定性和能量效率.通过系统优化酸性eCO2RR三相界面(固相、液相、气相),在100 mA,cm-2电流密度和低于5 V的槽压下,实现了法拉第效率(FECO)超过90％,并且稳定运行110h.最后,将电极面积放大至100 cm2,初步研究了工艺放大的影响机制,并提出了一种新的间歇运行策略.针对酸性eCO2RR的界面优化和工艺放大研究有望为其工业化应用提供理论支持.
关键词：酸性电解液流动电解槽CO2CO电催化界面优化
分类号：X701(一般性问题)
资助基金：中国气象局气候变化专项(2024004K)浙江省自然科学基金资助项目(LQ24B070010)湖州市自然科学资金资助项目(2022YZ22)
论文发表日期：2024-12-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 151-159 )
英文信息