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包信和院士/汪国雄/高敦峰EES：酸性微环境助力Ni-N-C上高碳效率CO2电解

时间：2023-02-27 来源：浏览：

包信和院士/汪国雄/高敦峰EES：酸性微环境助力Ni-N-C上高碳效率CO2电解

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通过 CO ₂ 电解可以利用可再生电力将 CO ₂ 转化有价值的燃料和化学品，其在实际应用中具有极大应用前景。然而，由于碱性和中性电解质中的严重碳损失，使其能源效率和碳效率低下。

近日， 中国科学院包信和院士、汪国雄、高敦峰 报道了 MEA 电解槽中 Ni-N-C 催化剂上碳高效 CO ₂ 电解的酸性微环境。

本文要点

要点1. 作者提出了一种使用零间隙酸性膜电极组件电解槽的碳高效 CO ₂ 电解策略，即在 Ni-N-C 催化剂的微环境（例如 H ⁺ /K ⁺ 和 CO ₂ 的局部浓度）中，通过优化阳极电解液组成（ pH ， K ⁺ ）和输入 CO ₂ 压力来进行调节。在最佳条件下， Ni-N-C 催化剂上的酸性 CO ₂ 电解在 500mA cm ⁻² 的总电流密度下达到 95% 的 CO 法拉第效率，并且具有高达 13 mL min ⁻¹ 的 CO 生成速率。

要点2. 与碱性 CO ₂ 电解相比，在 pH=0.5 时， CO 合成的能量效率为 45% ，在 300mA cm ⁻² 时， CO ₂ 损失减少 86% 。密度泛函理论计算表明， H ⁺ 和 K ⁺ 共存的稳定初始 *CO ₂ 中间体中起着至关重要的作用，从而增强了 CO 的形成。

Li Hefei et.al Tailoring acidic microenvironments for carbon-efficient CO ₂ electrolysis over Ni-N-C catalyst in a membrane electrode assembly electrolyzer EES 2023

DOI: 10.1039/D2EE03482D

https://doi.org/10.1039/D2EE03482D

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