多孔炭修饰的吸附催化一体化电极高效电解碳酸氢盐

电解碳酸氢盐体系可避免CO_(2)解吸过程中的能量密集型步骤,更具经济性及技术可行性。但目前阴极存在原位产生CO_(2)快速逃逸现象,CO_(2)不能充分参与反应并导致CO_(2)利用率低等问题,本文将活性炭(activated carbon,AC)作为吸附层修饰电极,与CO_(2)催化材料Ag均匀混合以构建吸附催化一体化电极,有效调控气体扩散电极孔隙结构,同时探究了不同炭材料的CO_(2)吸附特性对电解碳酸氢盐性能的影响。在Ag∶AC=4∶1、Ag纳米颗粒载量为2mg/cm^(2)、全氟磺酸-聚四氟乙烯共聚物(Nafion)质量分数为3.04%时,AC修饰Ag电极具有最高的CO法拉第效率,在100m A/cm^(2)和200m A/cm^(2)电流密度时分别达到59.02%和53.79%。稳定性测试表明该电极能够保持11h的高效运行,CO_(2)利用率达68.61%。证明了AC修饰的催化吸附一体化电极在电解碳酸氢盐体系中可有效吸附CO_(2),提高电化学性能。

活性炭负载Ni-N-C催化剂提升电解碳酸氢盐法拉第效率

直接电解碳酸氢盐可避免CO_(2)解吸的高耗能步骤,为将CO_(2)转化为增值化学品提供了一条具有商业前景的路径。寻找廉价、高效的电解碳酸氢盐催化剂以替代贵金属催化剂(如Ag),是一项重要的工作。本研究将Ni-N-C催化剂引入电解碳酸氢盐体系,以活性炭为碳载体制备了具有发达孔隙结构的Ni-N-C催化剂,为电解碳酸氢盐提供了丰富的催化活性位点和充足的物质传输通道。在N_(2)饱和的3.0 mol·L^(-1)KHCO_(3)溶液中,Ni-N-C催化剂在100 mA·cm^(-2)的电流密度时CO法拉第效率(FECO)为57.2%,相同条件下Ag催化剂的FECO仅为42%。本研究证明了Ni-N-C催化剂在电解碳酸氢盐体系中可以取代Ag将碳酸氢盐转化为CO。