Efficient Bicarbonate Electrolysis to Formate Enabled via Ionomer Surface Modification in Cation Exchange Membrane Electrolyzers

电解 阴极 法拉第效率 格式化 材料科学 阳极 无机化学 电化学 化学工程 离聚物 碳酸氢盐 烟气 化学 电解质 催化作用 电极 复合材料 有机化学 物理化学 聚合物 工程类 生物化学 共聚物
作者
Kewen Xing,Mengjing Wang,Binbin Pan,Chenglin Liang,Yanguang Li
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (31): e202504835-e202504835 被引量:15
标识
DOI:10.1002/anie.202504835
摘要

Electrochemical CO2 reduction (CO2RR) is a promising method for converting CO2 into valuable chemicals, with formate being a particularly viable product. However, current gas-fed CO2RR systems rely on highly pure CO2 feed gases and are incompatible with point-source CO2 emissions without prior capture and concentration. Bicarbonate electrolysis offers a potential solution by bridging the gap between CO2 emissions and utilization. However, existing electrolyzer configurations, especially those using bipolar membranes (BPM), require high working voltages and suffer from poor energy efficiency. Here, we present a cation exchange membrane (CEM)-based membrane electrode assembly (MEA) incorporating a surface-modified bismuth cathode catalyst. The success of this approach is attributed to two key factors: the use of the positively charged ionomer PiperION for surface modification, which creates a favorable cathode microenvironment; the single CEM that enhances proton flux from the anode to the cathode while reducing ionic impedance. The CEM-based MEA demonstrates a formate faradaic efficiency of up to 80%, with a significant 1.5 V reduction in operating voltage compared to BPM-based MEAs at 300 mA cm-2. Additionally, the CEM-based MEA exhibits excellent tolerance to O2 impurities and maintains high performance even with simulated flue gas, making it suitable for direct CO2 utilization from point sources.
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
领导范儿应助带一个笑脸采纳,获得10
2秒前
2秒前
冰蓝完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
Hello应助michael采纳,获得10
2秒前
Orange应助gyw2000采纳,获得10
4秒前
白白发布了新的文献求助10
5秒前
33发布了新的文献求助20
6秒前
Hello应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
隐形曼青应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
ding应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
7秒前
上官若男应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
丘比特应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
初景应助科研通管家采纳,获得20
7秒前
bkagyin应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
pluto应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
今后应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
Abhinesh发布了新的文献求助40
7秒前
王某某完成签到,获得积分10
8秒前
安之若素完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
chen完成签到,获得积分10
9秒前
赘婿应助Zongnuan采纳,获得10
13秒前
terry发布了新的文献求助10
14秒前
Derek完成签到,获得积分0
14秒前
海贵完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
LM完成签到,获得积分10
15秒前
等待盼雁完成签到,获得积分10
16秒前
haishixigua完成签到,获得积分0
16秒前
Freda留下了新的社区评论
17秒前
打打应助在到处之间找我采纳,获得10
17秒前
kid完成签到,获得积分10
17秒前
zhutae发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
打打应助xxslzw采纳,获得10
20秒前
烟花应助Yon采纳,获得10
20秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(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
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
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 7300155
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8918485
关于积分的说明 18887490
捐赠科研通 6965054
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3211034
关于科研通互助平台的介绍 2380338
邀请新用户注册赠送积分活动 2187769