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双功能气体扩散电极可将稀流中的 CO2 原位分离并转化为乙烯
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2023-03-21 , DOI: 10.1002/adma.202300389
Shariful Kibria Nabil 1 , Soumyabrata Roy 2 , Wala Ali Algozeeb 3 , Tareq Al-Attas 1 , Md Abdullah Al Bari 1 , Ali Shayesteh Zeraati 1 , Karthick Kannimuthu 1 , Pedro Guerra Demingos 4 , Adwitiya Rao 4 , Thien N Tran 5 , Xiaowei Wu 6 , Praveen Bollini 6 , Haiqing Lin 5 , Chandra Veer Singh 4 , James M Tour 3 , Pulickel M Ajayan 2 , Md Golam Kibria 1
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对浓缩二氧化碳 (CO 2 ) 原料的需求显着限制了电化学 CO 2还原 (eCO 2 R)的经济可行性,这通常涉及多个中间过程,包括 CO 2捕获、能源密集型再生、压缩和运输。在此,报道了用于从低浓度 CO 2流中分离和 eCO 2 R的双功能气体扩散电极 (BGDE) 。BGDE 用于选择性生产乙烯 (C 2 H 4) 通过将高密度聚乙烯衍生多孔碳 (HPC) 作为物理吸附剂与多晶铜作为转化催化剂相结合。BGDE 显示出对 10 vol% CO 2的显着耐受性,在 80 mA cm -2的电流密度下表现出对 C 2 H 4 ≈45% 的法拉第效率,优于之前使用此类分压的报告(P CO2 = 0.1 atm 和以上)和未改变的多晶铜。分子动力学模拟和混合气体渗透率评估表明,高CO 2确保了这种选择性性能由于吸附剂边界内CO 2和氮气 (CO 2 |N 2 )的二元流产生的分子扩散和浓度梯度,微孔 HPC 的吸收以及连续解吸。基于详细的技术经济分析,得出的结论是,通过排除与传统解耦过程的能源密集型中间步骤相关的C 2 H 4生产成本,这种原位过程在经济上具有吸引力。



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更新日期:2023-03-21
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