已入深夜,您辛苦了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!祝你早点完成任务,早点休息,好梦!

Accelerated discovery of CO2 electrocatalysts using active machine learning

法拉第效率 可再生能源 材料科学 电催化剂 乙二醇 化石燃料 电化学 电极 乙烯 纳米技术 化学工程 化学 催化作用 电气工程 有机化学 物理化学 工程类
作者
Miao Zhong,Kevin Tran,Yimeng Min,Chuanhao Wang,Ziyun Wang,Cao‐Thang Dinh,Phil De Luna,Zongqian Yu,Armin Sedighian Rasouli,Peter Brodersen,Song Sun,Oleksandr Voznyy,Chih‐Shan Tan,Mikhail Askerka,Fanglin Che,Min Liu,Ali Seifitokaldani,Yuanjie Pang,Shen-Chuan Lo,Alexander H. Ip
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:581 (7807): 178-183 被引量:1289
标识
DOI:10.1038/s41586-020-2242-8
摘要

The rapid increase in global energy demand and the need to replace carbon dioxide (CO2)-emitting fossil fuels with renewable sources have driven interest in chemical storage of intermittent solar and wind energy1,2. Particularly attractive is the electrochemical reduction of CO2 to chemical feedstocks, which uses both CO2 and renewable energy3–8. Copper has been the predominant electrocatalyst for this reaction when aiming for more valuable multi-carbon products9–16, and process improvements have been particularly notable when targeting ethylene. However, the energy efficiency and productivity (current density) achieved so far still fall below the values required to produce ethylene at cost-competitive prices. Here we describe Cu-Al electrocatalysts, identified using density functional theory calculations in combination with active machine learning, that efficiently reduce CO2 to ethylene with the highest Faradaic efficiency reported so far. This Faradaic efficiency of over 80 per cent (compared to about 66 per cent for pure Cu) is achieved at a current density of 400 milliamperes per square centimetre (at 1.5 volts versus a reversible hydrogen electrode) and a cathodic-side (half-cell) ethylene power conversion efficiency of 55 ± 2 per cent at 150 milliamperes per square centimetre. We perform computational studies that suggest that the Cu-Al alloys provide multiple sites and surface orientations with near-optimal CO binding for both efficient and selective CO2 reduction17. Furthermore, in situ X-ray absorption measurements reveal that Cu and Al enable a favourable Cu coordination environment that enhances C–C dimerization. These findings illustrate the value of computation and machine learning in guiding the experimental exploration of multi-metallic systems that go beyond the limitations of conventional single-metal electrocatalysts. Machine learning predicts Cu-Al electrocatalysts provide better efficiency and productivity than copper when using intermittent renewable electricity to convert carbon dioxide to useful chemicals and fuels.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
李萌完成签到,获得积分10
刚刚
苏暮迟发布了新的文献求助10
2秒前
lim完成签到 ,获得积分10
3秒前
赵三岁发布了新的文献求助10
3秒前
ddingk发布了新的文献求助10
3秒前
jacob258完成签到 ,获得积分10
3秒前
积极鱼完成签到,获得积分10
4秒前
山田凉完成签到,获得积分10
4秒前
慢歌完成签到 ,获得积分10
4秒前
杨乃彬完成签到,获得积分10
5秒前
大发明家完成签到,获得积分0
5秒前
白芽完成签到,获得积分10
5秒前
发财达人发布了新的文献求助10
7秒前
慕青应助苏暮迟采纳,获得10
8秒前
赵三岁完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
9秒前
淡定的健柏完成签到 ,获得积分10
9秒前
Yyyang完成签到,获得积分20
9秒前
浮游应助小赐采纳,获得10
10秒前
fdwonder完成签到,获得积分10
10秒前
12秒前
浮曳完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
羊水彤完成签到,获得积分10
13秒前
DDL完成签到 ,获得积分10
13秒前
13秒前
果称完成签到,获得积分10
13秒前
orixero应助ddingk采纳,获得10
14秒前
14秒前
青年才俊完成签到,获得积分10
14秒前
清秀的碧彤完成签到,获得积分10
14秒前
羊水彤发布了新的文献求助10
17秒前
青年才俊发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
xu发布了新的文献求助10
19秒前
Lyh发布了新的文献求助10
19秒前
所所应助含糊的凝芙采纳,获得10
19秒前
youngyang完成签到 ,获得积分10
20秒前
wdddr发布了新的文献求助10
20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
Einführung in die Rechtsphilosophie und Rechtstheorie der Gegenwart 1500
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 1000
青少年心理适应性量表(APAS)使用手册 700
Air Transportation A Global Management Perspective 9th Edition 700
DESIGN GUIDE FOR SHIPBOARD AIRBORNE NOISE CONTROL 600
NMR in Plants and Soils: New Developments in Time-domain NMR and Imaging 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4982397
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4234088
关于积分的说明 13188416
捐赠科研通 4025944
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2202486
邀请新用户注册赠送积分活动 1214780
关于科研通互助平台的介绍 1131320