通訊作者:Qian Lu, Jimmy C. Yu(余濟美), 王瑩
通訊單位:香港中文大學
論文速覽
通過可再生能源驅動的電化學CO2還原反應(CO2RR)爲CO2的轉化和利用提供了一條有希望的途徑。然而,廣泛使用的中性/堿性電解液在産生(雙)碳酸鹽副産物時消耗大量CO2,導致設備層面出現較大挑戰,阻礙了該反應的進一步發生。 本論文綜述了酸性CO2RR的最新進展,探討了在酸性條件下進行CO2RR的機制、催化劑設計和設備工程。在酸性電解液中進行CO2RR爲解決“碳酸鹽問題”提供了有前景的解決方案。
圖文導讀
圖12: Cu催化劑與CAL的示意圖,以及不同電流密度下Cu/PFSA的CO2RR選擇性。
總結展望
本論文系統地總結了酸性CO2RR的研究進展,特別是在催化劑設計和設備工程方面的最新成就。本文強調了在酸性條件下進行CO2RR的重要性,不僅能夠解決碳酸鹽問題,還能提高碳的利用率。研究亮點包括:
1、對酸性CO2RR機制的深入理解,包括反應途徑和局部反應環境的影響。
2、介紹了多種高效催化劑的設計策略,如金屬催化劑、金屬合金、金屬-非金屬複合材料、單原子催化劑(SACs)、金屬有機骨架(MOFs)和共價有機骨架(COFs)。
3、討論了設備級應用的進展,包括電解槽配置、氣體擴散電極(GDE)設計、陽極反應和設計,以及系統的放大。
4、還指出了當前面臨的挑戰和未來的發展方向,比如提高催化劑的內在活性和穩定性,研究催化劑在酸性CO2RR中的動態重構,以及深入理解酸性條件下的CO2RR機制。
文獻信息
標題:Addressing the Carbonate Issue: Electrocatalysts for Acidic CO2 Reduction Reaction
期刊:Advanced Materials DOI:10.1002/adma.202312894