A silver–copper oxide catalyst for acetate electrosynthesis from carbon monoxide

醋酸 电合成 催化作用 法拉第效率 化学 无机化学 一氧化碳 二氧化碳电化学还原 有机化学 电化学 电极 物理化学
作者
Roham Dorakhan,Ivan Grigioni,Byoung‐Hoon Lee,Pengfei Ou,Jehad Abed,Colin P. O’Brien,Armin Sedighian Rasouli,Milivoj Plodinec,Rui Kai Miao,Erfan Shirzadi,Joshua Wicks,Sungjin Park,Geonhui Lee,Jinqiang Zhang,David Sinton,Edward H. Sargent
出处
期刊:Nature Synthesis [Nature Portfolio]
卷期号:2 (5): 448-457 被引量:62
标识
DOI:10.1038/s44160-023-00259-w
摘要

Acetic acid is an important chemical feedstock. The electrocatalytic synthesis of acetic acid from CO2 offers a low-carbon alternative to traditional synthetic routes, but the direct reduction from CO2 comes with a CO2 crossover energy penalty. CO electroreduction bypasses this, which motivates the interest in a cascade synthesis approach of CO2 to CO followed by CO to acetic acid. Here we report a catalyst design strategy in which off-target intermediates (such as ethylene and ethanol) in the reduction of CO to acetate are destabilized. On the optimized Ag–CuO2 catalyst, this destabilization of off-target intermediates leads to an acetate Faradaic efficiency of 70% at 200 mA cm−2. We demonstrate 18 hours of stable operation in a membrane electrode assembly; the system produced 5 wt% acetate at 100 mA cm−2 and a full-cell energy efficiency of 25%, a twofold improvement on the highest energy-efficient electrosynthesis in prior reports. The direct electrosynthesis of acetic acid from CO2 typically has the drawback of CO2 crossover. Now, a cascade approach for the electroreduction of CO2 to CO, followed by CO to acetic acid, is reported in which off-target intermediates are destabilized, leading to an acetic acid Faradaic efficiency of 70%.
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