Le CO électrochimique2 réaction de réduction (Eco2Rr) pour produire un multi-car-carbone à valeur ajoutée (c2+)) Les produits, en particulier l'éthanol, représentent une stratégie efficace pour la conversion d'énergie durable et la neutralité du carbone. Bien que le cuivre (Cu) soit l'électrocatalyseur standard pour C2+ Formation de produits, il a des limitations inhérentes liées à sa densité, à sa résistance mécanique, à la sensibilité aux environnements corrosifs et au défi continu d'atteindre C2+ sélectivité et stabilité opérationnelle. Cette situation appelle à l'exploration d'architectures catalytiques innovantes.
Pour relever ces défis importants, une étude récente dirigée par le professeur Abudukeremu Kadier et le professeur Ma Pengcheng du Xinjiang Technical Institute of Physics and Chemistry (XIPC) de l'Académie chinoise des sciences, présente les électrostalystes de BFF. Cette étude a été publiée dans la revue Énergie.
Le BFF a été sélectionné pour ses propriétés uniques: faible densité, résistance mécanique exceptionnelle, inertie chimique exceptionnelle et résistance à la corrosion inhérente, ce qui en fait une alternative prometteuse aux supports traditionnels du catalyseur. De plus, la province du Xinjiang possède de nombreuses réserves naturelles de basalte, positionnant le BFF comme un matériau potentiellement à faible coût.
En tirant parti de ces propriétés intrinsèques, les chercheurs ont conçu une plate-forme catalytique robuste grâce à un simple processus de dépôt de CU électroly. Ce processus a abouti à un matériau conducteur uniformément déposé avec une charge CU substantielle de 96,79% en poids.
La BFF déposée par Cu a montré une densité significativement plus faible (3,08 ± 0,4 g / cm3) par rapport à Cu en vrac (8,96 g / cm3), tout en démontrant également des propriétés mécaniques nettement améliorées (forces de rupture de 3308 ± 25 N dans la direction de la chaîne et 665 ± 20 N dans la direction de la trame) et une conductivité électrique élevée (4,81 × 105 S / M avant Eco2RR, diminuant légèrement à 4,58 × 105 S / M après la réaction).
Caractérisation électrochimique complète dans le CO2– Bicarbonate de potassium saturé (KHCO3)) Les électrolytes (allant de 0,1 m à 2,0 m) ont révélé que l'électrocatalyste développé a atteint une densité de courant de 25,93 mA / cm² avec une efficacité faradaïque exceptionnelle (FE) de 97,01% pour la production d'éthanol à une tension appliquée de -0,8 V Versus réversible Hydrator Electrode (RHE) dans une cellule conventionnelle H-TTYPE.
L'analyse mécaniste a indiqué que le catalyseur favorisait principalement une voie complexe à 12 électrons pour c2H5OH Synthesis, bien que des réactions concurrentes mineures aient également été notées: un processus à deux électrons pour la formation de CO (0,42% Fe) et un processus à huit électrons pour CH4 formation (0,43% Fe), ainsi qu'une réaction d'évolution à l'hydrogène à deux électrons limitée (h22,14% Fe).
Le Fe significativement plus élevé pour l'éthanol met en évidence les propriétés de surface optimisées et les conditions de réaction qui favorisent le CO multi-électrons2 voie de réduction.
Notamment, l'augmentation de la concentration d'électrolyte à 1,5 m KHCO3 Une performance catalytique considérablement améliorée, atteignant une densité de courant impressionnante de 184,51 mA / cm² et un FE remarquable de 98,02% pour l'éthanol, démontrant une sélectivité sans précédent.
De plus, la BFF a été utilisée en Cu présentait une longévité opérationnelle exceptionnelle, conservant 98,8% et 99,6% de sa densité de courant initiale après 100 heures d'électrolyse continue en 0,1 m et 1,5 m KHCO3 électrolytes, respectivement. Cette stabilité exceptionnelle plus de 100 heures de fonctionnement continu peut être attribuée à la résistance mécanique inhérente et à la résistance à la corrosion du support BFF, qui maintient efficacement l'intégrité structurelle et l'activité catalytique de Cu.
Cette recherche établit le BFF comme un nouveau matériel de support multifonctionnel et évolutif pour la conception rationnelle d'électrocatalystes à base de Cu robustes et hautes performances pour un CO efficace2 Conversion, représentant une progression importante vers la chimie durable et l'atténuation du changement climatique.
