由韩国高级科学技术研究所 本研究采用三种策略来调节催化剂层中的局部CO2浓度(顶部)以及局部CO2浓度和多碳产物选择性之间的关系(底部)
注意，最大选择性是在适度的局部CO2浓度下实现的
学分:韩国高级科学技术学院 KAIST研究小组提出了三种新的方法来调节基于气体扩散电极(GDE)的流动电解槽中的局部二氧化碳(CO2)浓度
他们的研究还从经验上证明，提供适度的局部CO2浓度可以有效地促进碳碳偶联反应，从而产生多碳分子
这项工作发表在5月20日的《焦耳》杂志上，它是一个合理的指导方针，可以调整二氧化碳的质量传输，从而优化有价值的多碳产品的生产
在全球努力减少和回收人为CO2排放的过程中，CO2电解为将CO2转化为传统上来自化石燃料的有用化学物质带来了巨大的希望
由于其高能量密度和大的市场规模，许多研究一直试图提高商业和工业上高价值的多碳产品如乙烯、乙醇和1-丙醇的CO2选择性
为了实现CO2到有价值的多碳产品的高选择性转化，过去的研究集中在催化剂的设计和与酸碱度、阳离子和分子添加剂相关的局部环境的调节上
传统的CO2电解系统严重依赖碱性电解质，该电解质在与CO2反应时经常大量消耗，因此导致运行成本增加
此外，由于其固有的化学反应性，催化剂电极的寿命很短
在他们最近的研究中，由材料科学与工程系的吴继勋教授领导的一组KAIST研究人员报告说，当地的CO2浓度是一个被忽视的因素，它在很大程度上影响了对多碳产品的选择性
吴教授和他的研究人员
应川坦、宋克辉和李开文提出，在电化学CO2还原反应中，局部CO2和多碳产物选择性之间存在密切关系
该团队采用了基于GDE的流动电解槽的质量传输模型，该模型使用氧化铜(氧化亚铜)纳米粒子作为模型催化剂
然后，他们确定并应用三种方法来调节基于GDE的电解系统中的局部CO2浓度，包括1)控制催化剂层结构，2) CO2进料浓度，和3)进料流速
与普遍的直觉相反，该研究表明，提供最大的CO2输送会导致次优的多碳产品法拉第效率
相反，通过限制和提供适度的局部CO2浓度，碳碳耦合可以显著增强
研究人员通过实验证明，选择性比率从25
4%至61%
9%，从5
9%至22%
CO2转化率为6%
当使用便宜、温和的近中性电解质时，CO2电解系统的稳定性大大提高，允许超过10小时的多碳产品的稳定选择性生产
医生
该论文的主要作者谭说:“我们的研究清楚地表明，局部CO2浓度的优化是将CO2转化为高价值多碳产品的效率最大化的关键
" 吴教授补充说:“这一发现有望为研究界提供新的见解，即影响局部CO2浓度的变量也是电化学CO2还原反应性能的影响因素
我和我的同事希望我们的研究成为相关技术及其工业应用的基石
"
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