电化学CO2还原技术的实际实施,受到CO2渗透crossover到阳极侧的极大挑战。在传统CO2电解器中,透过来的CO2与O2混合,会在界面处形成碳酸盐,引起碳流失。



图1:阴离子质子交换膜燃料电池membrane electrode assembly MEA,CO2渗透crossover现象的示意图。

图2:传统CO2 质子交换膜燃料电池MEA电解槽中的大量碳损失。

图3:渗透crossover CO2回收的多孔固体电解质porous solid electrolyte,PSE反应器设计及其气体分析系统。


图4:银纳米线 Ag nanowire NW固体电解质反应器中渗透crossover CO2回收表征。

图5:多孔固体电解质porous solid electrolyte PSE反应器的渗透crossover CO2回收的广泛适用性。

图6:连续CO2气体回收的DI水循环和稳定性试验。

图7:通过循环渗透crossover CO2提高CO2转化率。
该项研究,展示了使用多孔固体电解质,porous solid electrolytePSE反应器设计,回收在CO2还原反应reduction reaction,RR电解过程中损失的CO2气体,同时保持高催化性能。研究表明,传统电解槽CO2利用效率较低,并传统工艺不可持续。然而,添加多孔和离子传导固体电解质缓冲层表明,能够有效地回收这些碳损失,以确保高CO2使用效率。
该技术策略,避免了使用额外的气体分离设备,或从杂质(特别是氧气)中分离渗透CO2所需的能量。未来的研究,可以进一步改进多孔固体电解质PSE反应器中的每个组件,以使其在CO2原反应RR电解过程中,实际CO2回收更加可行,包括优化固体电解质层的厚度以最小化欧姆降,以及通过设计不同的固体离子导体,改善阴极和阳极之间的离子传导。

