A scalable, biopolymer-based microenvironment for electrochemical CO2 conversion to multicarbon products with current densities over 2 A cm−2

法拉第效率 电化学 材料科学 化学工程 生物高聚物 纳米技术 纤维素 电流(流体) 联轴节(管道) 电极 电导率 电流密度 化学 细菌纤维素 氧化还原 反应速率 反应条件
作者
Chaolong Wei,Suhwan Yoo,Yan Li,Haibin Ma,Yaqi Cheng,Yao Wu,Guangxin Sun,Caiwei Zhang,Qian He,Tiras Y. Lin,Boon Siang Yeo,Joel B. Varley,Yun Jeong Hwang,Chunnian He,Andrew Barnabas Wong
出处
期刊:Nature Energy [Nature Portfolio]
标识
DOI:10.1038/s41560-026-02040-7
摘要

Abstract The electrochemical CO 2 reduction reaction (CO 2 RR) relies heavily on the surrounding microenvironment to promote formation of desirable multicarbon (C 2+ ) products. However, microenvironment control to achieve high C 2+ yields at industrially relevant current densities remains a crucial challenge. We report that chitosan, cellulose and chitin biopolymer coatings on CO 2 RR electrocatalysts enhance the microenvironment by increasing local CO 2 /CO concentration, reducing local water activity and providing suitable ion conductivity and local pH. This facile approach achieves C 2+ Faradaic efficiencies of 90 ± 1.7% at 1.6 A cm −2 and C 2+ Faradaic efficiency = 83 ± 3.2% at 2.2 A cm −2 with a formation rate of 5,926 μmol h −1 cm −2 . Importantly, within the cathode, these ion-conductive hydrophilic biopolymers can fully substitute traditional hydrophobic ionomers/binders, such as Nafion, challenging previous assumptions about the non-viability of hydrophilic materials for selective CO 2 RR due to excess interfacial H 2 O. These findings unveil key insights into microenvironment design to enhance C–C coupling through a simple method.
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
HSTrigger发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
刚刚
刚刚
刚刚
1秒前
赵李锋发布了新的文献求助10
1秒前
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
深情不弱完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
5秒前
5秒前
5秒前
5秒前
科研通AI6.3应助戴耿耿采纳,获得10
6秒前
喵喵喵完成签到,获得积分10
6秒前
科研通AI6.1应助荔枝采纳,获得10
7秒前
核桃应助坚强的茗茗采纳,获得10
10秒前
彭于晏应助112277采纳,获得10
12秒前
程朗发布了新的文献求助10
12秒前
PCSK6完成签到,获得积分10
12秒前
无花果应助Ttttsyu采纳,获得30
13秒前
陈陈陈完成签到,获得积分10
13秒前
高分求助中
论现代体育科学研究的方法学特征 1000
Invited Discussant 63O and 64O 1000
Ideology and Meaning-Making under the Putin Regime 750
Prompt Engineering for Clinicians: Harnessing AI in Everyday Medical Practice 600
Safety Pharmacology 500
《KNN基无铅压电陶瓷电学性能优化与物理机理研究》 500
A Handbook of User Experience Research & Design in Libraries 400
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 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 内科学 复合材料 催化作用 光电子学 物理化学 电极 细胞生物学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6918729
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8609236
关于积分的说明 18265287
捐赠科研通 6333056
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3069304
关于科研通互助平台的介绍 2098655
邀请新用户注册赠送积分活动 2046521