Efficient electrocatalytic conversion of carbon monoxide to propanol using fragmented copper

一氧化碳 化学 可再生能源 材料科学 无机化学 化学工程 冶金 催化作用 有机化学 工程类 电气工程
作者
Yuanjie Pang,Jun Li,Ziyun Wang,Chih‐Shan Tan,Pei-Lun Hsieh,Tao‐Tao Zhuang,Zhi-Qin Liang,Chengqin Zou,Xue Wang,Phil De Luna,Jonathan P. Edwards,Yi Xu,Fengwang Li,Cao‐Thang Dinh,Miao Zhong,Yuanhao Lou,Dan Wu,Lih‐Juann Chen,Edward H. Sargent,David Sinton
出处
期刊:Nature Catalysis [Nature Portfolio]
卷期号:2 (3): 251-258 被引量:263
标识
DOI:10.1038/s41929-019-0225-7
摘要

The renewable-energy-powered electrocatalytic conversion of carbon dioxide and carbon monoxide into carbon-based fuels provides a means for the storage of renewable energy. We sought to convert carbon monoxide—an increasingly available and low-cost feedstock that could benefit from an energy-efficient upgrade in value—into n-propanol, an alcohol that can be directly used as engine fuel. Here we report that a catalyst consisting of highly fragmented copper structures can bring C1 and C2 binding sites together, and thereby promote further coupling of these intermediates into n-propanol. Using this strategy, we achieved an n-propanol selectivity of 20% Faradaic efficiency at a low potential of −0.45 V versus the reversible hydrogen electrode (ohmic corrected) with a full-cell energetic efficiency of 10.8%. We achieved a high reaction rate that corresponds to a partial current density of 8.5 mA cm–2 for n-propanol. The upgrade of carbon monoxide to higher alcohols offers a route to renewable fuels. Now, Sinton, Sargent and co-workers report a highly fragmented, copper-based catalyst with engineered interfaces between the (111) and (100) facets that promote the coupling of C1 and C2 species, leading to enhanced production of n-propanol.
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