Carbon dioxide electroreduction on single-atom nickel decorated carbon membranes with industry compatible current densities

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作者
Hengpan Yang,Lin Qing,Chao Zhang,Xin‐Yao Yu,Cheng Zhong,Guodong Li,Qi Hu,Xiangzhong Ren,Qianling Zhang,Jianhong Liu,Chuanxin He
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:11 (1) 被引量:403
标识
DOI:10.1038/s41467-020-14402-0
摘要

Abstract Carbon dioxide electroreduction provides a useful source of carbon monoxide, but comparatively few catalysts could be sustained at current densities of industry level. Herein, we construct a high-yield, flexible and self-supported single-atom nickel-decorated porous carbon membrane catalyst. This membrane possesses interconnected nanofibers and hierarchical pores, affording abundant effective nickel single atoms that participate in carbon dioxide reduction. Moreover, the excellent mechanical strength and well-distributed nickel atoms of this membrane combines gas-diffusion and catalyst layers into one architecture. This integrated membrane could be directly used as a gas diffusion electrode to establish an extremely stable three-phase interface for high-performance carbon dioxide electroreduction, producing carbon monoxide with a 308.4 mA cm −2 partial current density and 88% Faradaic efficiency for up to 120 h. We hope this work will provide guidance for the design and application of carbon dioxide electro-catalysts at the potential industrial scale.

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