Carboxysome‐Inspired Electrocatalysis using Enzymes for the Reduction of CO2 at Low Concentrations**

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作者
Samuel J. Cobb,Azim Dharani,Ana Rita Oliveira,Inês Pereira,Erwin Reisner
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:62 (26) 被引量:5
标识
DOI:10.1002/anie.202218782
摘要

The electrolysis of dilute CO2 streams suffers from low concentrations of dissolved substrate and its rapid depletion at the electrolyte-electrocatalyst interface. These limitations require first energy-intensive CO2 capture and concentration, before electrolyzers can achieve acceptable performances. For direct electrocatalytic CO2 reduction from low-concentration sources, we introduce a strategy that mimics the carboxysome in cyanobacteria by utilizing microcompartments with nanoconfined enzymes in a porous electrode. A carbonic anhydrase accelerates CO2 hydration kinetics and minimizes substrate depletion by making all dissolved carbon available for utilization, while a highly efficient formate dehydrogenase reduces CO2 cleanly to formate; down to even atmospheric concentrations of CO2 . This bio-inspired concept demonstrates that the carboxysome provides a viable blueprint for the reduction of low-concentration CO2 streams to chemicals by using all forms of dissolved carbon.

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