Efficient electrosynthesis of n-propanol from carbon monoxide using a Ag–Ru–Cu catalyst

丙醇 电合成 催化作用 一氧化碳 材料科学 化学 甲醇 电化学 化学工程 无机化学 物理化学 有机化学 电极 工程类
作者
Xue Wang,Pengfei Ou,Adnan Ozden,Sung‐Fu Hung,Jason Tam,Christine M. Gabardo,Jane Y. Howe,Jared Sisler,Koen Bertens,F. Pelayo Garcı́a de Arquer,Rui Kai Miao,Colin P. O’Brien,Ziyun Wang,Jehad Abed,Armin Sedighian Rasouli,Meng‐Jia Sun,Alexander H. Ip,David Sinton,Edward H. Sargent
出处
期刊:Nature Energy [Nature Portfolio]
卷期号:7 (2): 170-176 被引量:275
标识
DOI:10.1038/s41560-021-00967-7
摘要

The high-energy-density C3 fuel n-propanol is desired from CO2/CO electroreduction, as evidenced by propanol’s high market price per tonne (approximately US$ 1,400–1,600). However, CO electroreduction to n-propanol has shown low selectivity, limited production rates and poor stability. Here we report catalysts, identified using computational screening, that simultaneously facilitate multiple carbon–carbon coupling, stabilize C2 intermediates and promote CO adsorption, all leading to improved n-propanol electrosynthesis. Experimentally we construct the predicted optimal electrocatalyst based on silver–ruthenium co-doped copper. We achieve, at 300 mA cm−2, a high n-propanol Faradaic efficiency of 36% ± 3%, a C2+ Faradaic efficiency of 93% and single-pass CO conversion of 85%. The system exhibits 100 h stable n-propanol electrosynthesis. Technoeconomic analysis based on the performance of the pilot system projects profitability.
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