电化学CO2还原,最新NatureCatalysis!

华算科技 2024-07-10 11:06:40

第一作者:Alessandro Senocrate

通讯作者:Alessandro Senocrate

通讯单位:苏黎世联邦理工学院

论文速览

电化学CO2还原(eCO2R)是一种将CO2转化为可持续燃料和化学品的有前景的策略,但需要开发能够准确且可重复评估催化剂、电极和电解槽性能的分析系统和方法。

本论文介绍了一套基于商业硬件的全面分析系统,该系统通过色谱法捕捉超过20种气体和液体产品的实时数据,时间分辨率小于5分钟,并跟踪气体流量、监控电解槽温度和流量压力,记录电解槽电阻和电极表面积。为补充硬件,研究者开发了开源软件,自动解析、时间对齐和后处理异构数据,得出法拉第效率和校正电压等量值。通过在八个并联电解槽单元上执行测量和数据分析,展示了系统的能力。

图文导读

图1:连接到三室电化学电池的全面分析系统的示意图。

图2:通过气相色谱(GC)和高效液相色谱(HPLC)得到的常见eCO2R产品的色谱图。

图3:开源软件自动生成的数据图表。

图4:电解液中挥发性分析物的损失。

图5:在Cu GDE上以200 mA cm-2进行的全面实验中收集的复杂、异构数据集。

图6:同时对八个并联电解槽单元进行全面分析。

总结展望

本研究开发的电化学CO2还原分析系统,通过结合在线气体和液体产品分析及测量气体流量、压力、温度、电解槽电阻和电极表面积,提供了一种全面评估eCO2R性能的方法。

研究识别了评估eCO2R活性和选择性时误差的主要来源,并指出法拉第效率的标准偏差不可能低于3%。通过对八个并联电解槽的分析,研究还表明样本间的差异对长期测量很重要,因此在稳定性评估中需要考虑。本工作为eCO2R催化剂、电极和电解槽的高通量、全面分析铺平了道路,为电催化社区的数据标准化提供了蓝图,可能加速基础理解和技术实施的未来。

文献信息

标题:Parallel experiments in electrochemical CO2 reduction enabled by standardized analytics

期刊:Nature Catalysis

DOI:10.1038/s41929-024-01172-x

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