Hydrophobicity graded gas diffusion electrode with enhanced CO intermediate coverage for high-performance electroreduction of CO2 to ethylene

电解质 乙烯 化学工程 气体扩散 碳酸乙烯酯 电极 催化作用 扩散 化学 电解 膜电极组件 材料科学 有机化学 物理化学 工程类 物理 热力学
作者
Linbo Li,Xiaolong Zhang,Chuangwei Liu,Venkata Sai Sriram Mosali,Jun Chen,Alan M. Bond,Qinfen Gu,Jie Zhang
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier]
卷期号:331: 122597-122597 被引量:16
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2023.122597
摘要

Electroreduction using a gas diffusion electrode (GDE) provides an efficient method for high rate conversion of CO2 to value-added chemicals. However, long term production with high yields remains challenging due to rapid electrolyte flooding through the hydrophobic gas diffusion layer (GDL). Here, we report a universal strategy to convert a commercial GDL into a hydrophobicity graded GDL (HGGDL) that resists electrolyte flooding. The CO2 electroreduction performance of a family of tandem catalysts consisting of a nickel-single-atom catalyst and Cu nanoparticles immobilized on GDLs and HGGDLs is compared with respect to ethylene production. In situ Raman studies reveal that the HGGDL increases the CO intermediate coverage as a result of the higher differential pressure across the electrodes. Lower carbonate formation also is observed. Enhanced ethylene production efficiency and an order of magnitude improvement in long term stability is achieved in a membrane electrode assembly electrolyzer.

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