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通过具有多孔树枝状氧化铜的工程化膜电极组件从一氧化碳中选择性生产乙烯及一氧化碳还原

Selective Ethylene Production from CO and CO Reduction via Engineering Membrane Electrode Assembly with Porous Dendritic Copper Oxide.

作者信息

Tran Ngoc-Huan, Duong Hong Phong, Rousse Gwenaëlle, Zanna Sandrine, Schreiber Moritz W, Fontecave Marc

机构信息

Laboratoire de Chimie des Processus Biologiques, CNRS UMR 8229, Collège de France, Université Pierre et Marie Curie, Univ Paris 06, 11 Place Marcelin Berthelot, 75231 Paris Cedex 05, France.

Laboratoire de Chimie du Solide et Energie, FRE 3677, Collège de France, Université Pierre et Marie Curie, 11 Place Marcelin Berthelot, 75231 Paris Cedex 05, France.

出版信息

ACS Appl Mater Interfaces. 2022 Jul 20;14(28):31933-31941. doi: 10.1021/acsami.2c06068. Epub 2022 Jul 8.

DOI:10.1021/acsami.2c06068
PMID:35802813
Abstract

Gas-fed zero-gap electrolyzers have recently emerged as attractive systems for limiting ohmic losses and costs associated with electrolytes and for optimizing energy efficiencies. Here, we report that using a dendritic Cu oxide (D-CuO) material deposited on a gas diffusion layer as the cathode of a gas-fed zero-gap membrane electrode assembly (MEA) system results in a very selective conversion of CO to ethylene. More specifically, CO reduction yielded ethylene with an FE up to 68% at 100-125 mA·cm with H as the only other gaseous product and the electrolysis could be carried out for several hours with good stability. Ethylene was also the major product during CO electrolysis (FE = 41%) at 125-150 mA·cm, reflecting the high selectivity of D-CuO for ethylene production. Such systems are relevant for tandem CO electroreduction processes, allowing energy efficiencies above 30%.

摘要

气体供给的零间隙电解槽最近已成为有吸引力的系统,可用于限制与电解质相关的欧姆损耗和成本,并优化能源效率。在此,我们报告称,在气体扩散层上沉积树枝状氧化铜(D-CuO)材料作为气体供给的零间隙膜电极组件(MEA)系统的阴极,可实现CO向乙烯的高选择性转化。更具体地说,在100-125 mA·cm-2的电流密度下,CO还原生成乙烯的法拉第效率(FE)高达68%,唯一的其他气态产物为H2,并且电解可以稳定地进行数小时。在125-150 mA·cm-2的电流密度下,乙烯也是CO电解过程中的主要产物(FE = 41%),这反映了D-CuO对乙烯生成的高选择性。此类系统适用于串联CO电还原过程,能源效率可超过30%。

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