ACS Energy Lett：双极膜电催化CO2还原制CO

纳米

2021-11-13

人们发现膜电极组装组件MEA（membrane electrode assemblies）能够显著增强电化学CO₂还原反应速率，因此展示了这种技术具有广泛的应用前景，但是同时这种技术存在缺陷。目前在进行CO₂还原为CO的反应中，CO₂利用率能够达到的最高结果仅仅在50 %，这是因为存在一些均相催化反应导致。

人们发现通过使用双极膜电催化BPMEA能够抑制CO₂的损失，但是这种方法通常导致非常低的CO₂的转化率和选择性。

有鉴于此，荷兰代尔夫特理工大学Thomas Burdyny等报道通过提高催化剂界面附近的K⁺离子浓度，CO₂的选择性能够提高3倍，实现了68 %的法拉第效率。

本文要点：

（1）

与阳离子交换膜电催化相比，充满阳离子双极膜电催化在相同电流密度的CO₂损失量降低了5倍，CO₂的利用率超过50 %。CO的法拉第效率从<20 %提高至68 %，法拉第效率因此提高3倍。通过膜电极生成的H⁺，有效的抑制CO₂损失。

（2）

通过稳定阳极电解液pH值，阻碍阴极发生快速盐沉淀，这种膜电解池展示了更高的稳定性。本文研究结果通过结合阳离子和双极膜进行电催化反应，克服了CO₂电催化反应中CO₂利用率的难题。

参考文献

Kailun Yang, Mengran Li, Siddhartha Subramanian, Marijn A. Blommaert, Wilson A. Smith, and Thomas Burdyny*, Cation-Driven Increases of CO₂ Utilization in a Bipolar Membrane Electrode Assembly for CO₂ Electrolysis, ACS Energy Lett. 2021, 6, 4291–4298

DOI: 10.1021/acsenergylett.1c02058

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.1c02058