Selective and stable CO2 electroreduction at high rates via control of local H2O/CO2 ratio

法拉第效率 电化学 催化作用 阴极保护 电流密度 材料科学 电极 还原(数学) 化学工程 聚合物 氧化还原 二氧化碳电化学还原 纳米技术 化学 一氧化碳 物理化学 有机化学 物理 复合材料 冶金 工程类 量子力学 数学 几何学
作者
Junmei Chen,Haoran Qiu,Yilin Zhao,Haozhou Yang,Lei Fan,Zhihe Liu,Shibo Xi,Guangtai Zheng,Jiayi Chen,Lei Chen,Ya Liu,Liejin Guo,Lei Wang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1): 5893-5893 被引量:135
标识
DOI:10.1038/s41467-024-50269-1
摘要

Abstract Controlling the concentrations of H 2 O and CO 2 at the reaction interface is crucial for achieving efficient electrochemical CO 2 reduction. However, precise control of these variables during catalysis remains challenging, and the underlying mechanisms are not fully understood. Herein, guided by a multi-physics model, we demonstrate that tuning the local H 2 O/CO 2 concentrations is achievable by thin polymer coatings on the catalyst surface. Beyond the often-explored hydrophobicity, polymer properties of gas permeability and water-uptake ability are even more critical for this purpose. With these insights, we achieve CO 2 reduction on copper with Faradaic efficiency exceeding 87% towards multi-carbon products at a high current density of −2 A cm −2 . Encouraging cathodic energy efficiency (>50%) is also observed at this high current density due to the substantially reduced cathodic potential. Additionally, we demonstrate stable CO 2 reduction for over 150 h at practically relevant current densities owning to the robust reaction interface. Moreover, this strategy has been extended to membrane electrode assemblies and other catalysts for CO 2 reduction. Our findings underscore the significance of fine-tuning the local H 2 O/CO 2 balance for future CO 2 reduction applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
qwd完成签到,获得积分10
刚刚
GiantRabbit发布了新的文献求助10
刚刚
忧郁越泽发布了新的文献求助10
1秒前
可爱的函函应助舒心的冥采纳,获得10
1秒前
DW应助FischerNee采纳,获得10
1秒前
pluto应助纯真的紊采纳,获得50
1秒前
徐继隆发布了新的文献求助10
1秒前
会飞的鱼完成签到,获得积分10
2秒前
PaulAdutwum发布了新的文献求助30
2秒前
神明鱼鱼关注了科研通微信公众号
2秒前
CHEN完成签到 ,获得积分10
2秒前
大模型应助穷到吃不起饭采纳,获得10
2秒前
yuyu应助scott采纳,获得10
2秒前
buerxiaoshen发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
sui完成签到,获得积分10
3秒前
今后应助Rambo采纳,获得10
4秒前
李依伊完成签到 ,获得积分10
4秒前
songyu发布了新的文献求助10
4秒前
丘比特应助曾图图采纳,获得10
4秒前
魔幻灯泡发布了新的文献求助10
4秒前
秦端雨完成签到 ,获得积分10
6秒前
渡人舟应助WWW采纳,获得10
6秒前
llllllll发布了新的文献求助10
7秒前
831143完成签到 ,获得积分0
7秒前
8秒前
怕孤单的以寒完成签到,获得积分10
8秒前
大模型应助BUCT24YZY采纳,获得10
8秒前
9秒前
9秒前
熊建华完成签到,获得积分20
9秒前
10秒前
10秒前
11秒前
优秀的冬衣应助pengpeng采纳,获得10
11秒前
oo完成签到,获得积分20
11秒前
顾矜应助魔幻灯泡采纳,获得10
12秒前
科研通AI6.2应助DDD采纳,获得10
12秒前
Jasper应助jqkx采纳,获得10
12秒前
科研通AI6.4应助柏月采纳,获得10
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
HYDROLYSE ACIDE DE QUELQUES DIOXASPIROCYCLANES 1314
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
A Psychological Understanding of Criticism and Mental Health 600
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7750349
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9297931
关于积分的说明 20243685
捐赠科研通 7332198
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3309630
关于科研通互助平台的介绍 2461187
邀请新用户注册赠送积分活动 2322008