2 transport de masse pour la production optimale de produits multi-carbone de valeur.
Au milieu des efforts mondiaux pour réduire et recycler le CO anthropique 2 émissions, CO 2 l'électrolyse est très prometteuse pour la conversion du CO 2 en produits chimiques utiles qui étaient traditionnellement dérivés des combustibles fossiles. De nombreuses recherches ont tenté d'améliorer la sélectivité du CO 2 pour les produits multicarbonés à haute valeur commerciale et industrielle tels que l'éthylène, éthanol, et 1-propanol, en raison de leur densité énergétique élevée et de leur grande taille de marché.
Afin de réaliser la conversion hautement sélective du CO 2 en produits multi-carbone de valeur, les études passées se sont concentrées sur la conception de catalyseurs et le réglage de l'environnement local lié au pH, cations, et les additifs moléculaires.
CO conventionnel 2 les systèmes électrolytiques reposaient fortement sur un électrolyte alcalin qui est souvent consommé en grande quantité lors de la réaction avec le CO 2 , et a ainsi conduit à une augmentation des coûts d'exploitation. De plus, la durée de vie d'une électrode catalytique était courte, en raison de sa réactivité chimique inhérente.
Dans leur étude récente, un groupe de chercheurs du KAIST dirigé par le professeur Jihun Oh du Département des sciences et de l'ingénierie des matériaux a signalé que le CO local 2 la concentration a été un facteur négligé qui affecte largement la sélectivité envers les produits multi-carbone.
Le professeur Oh et ses chercheurs le Dr Ying Chuan Tan, Chanson Hakhyeon, et Kelvin Berm Lee ont proposé qu'il existe une relation intime entre le CO local 2 et la sélectivité des produits multi-carbone lors du CO électrochimique 2 réactions de réduction. L'équipe a utilisé la modélisation du transport de masse d'un électrolyseur à flux basé sur le GDE qui utilise des nanoparticules d'oxyde de cuivre (Cu2O) comme catalyseurs modèles. Ils ont ensuite identifié et appliqué trois approches pour moduler le CO local 2 concentration dans un système électrolytique à base de GDE, comprenant 1) le contrôle de la structure de la couche de catalyseur, 2) CO 2 concentration des aliments, et 3) débit d'alimentation.
Contrairement à l'intuition commune, l'étude a montré que fournir un maximum de CO 2 le transport conduit à une efficacité faradique sous-optimale du produit multi-carbone. Au lieu, en limitant et en fournissant un CO local modéré 2 concentration, Le couplage C–C peut être considérablement amélioré.
Les chercheurs ont démontré expérimentalement que le taux de sélectivité passait de 25,4 % à 61,9 %, et de 5,9% à 22,6% pour le CO 2 taux de conversion. Lorsqu'un électrolyte presque neutre et moins cher était utilisé, la stabilité du CO 2 système électrolytique amélioré dans une large mesure, permettant plus de 10 heures de production sélective régulière de produits multi-carbone.
Dr Tan, l'auteur principal de l'article, mentionné, "Nos recherches ont clairement révélé que l'optimisation du CO local 2 la concentration est la clé pour maximiser l'efficacité de la conversion du CO 2 en produits multi-carbone à haute valeur ajoutée."
Le professeur Oh a ajouté, "Cette découverte devrait fournir de nouvelles informations à la communauté des chercheurs que les variables affectant le CO local 2 concentration sont également des facteurs influents dans le CO électrochimique 2 performances de la réaction de réduction. Mes collègues et moi espérons que notre étude deviendra la pierre angulaire des technologies connexes et de leurs applications industrielles. »
