Multi‐Functional Formaldehyde‐Nitrate Batteries for Wastewater Refining, Electricity Generation, and Production of Ammonia and Formate

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作者
Siying An,Zhihao Zhao,Jun Bu,Jiaxin He,Wenxiu Ma,Jin Lin,Rui Bai,Shang Li,Jian Zhang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:136 (11)
标识
DOI:10.1002/ange.202318989
摘要

Abstract As bulky pollutants in industrial and agricultural wastewater, nitrate and formaldehyde pose serious threats to the human health and ecosystem. Current purification technologies including chemical and bio‐/photo‐/electro‐chemical methods, are generally high‐cost, time‐consuming, or energy‐intensive. Here, we report a novel formaldehyde‐nitrate battery by pairing anodic formaldehyde oxidation with cathodic nitrate reduction, which simultaneously enables wastewater purification, electricity generation, and the production of high‐value‐added ammonia and formate. As a result, the formaldehyde‐nitrate battery remarkably exhibits an open‐circuit voltage of 0.75 V, a peak power density of 3.38 mW cm −2 and the yield rates of 32.7 mg h −1 cm −2 for ammonia and 889.4 mg h −1 cm −2 for formate. In a large‐scale formaldehyde‐nitrate battery (25 cm 2 ), 99.9 % of nitrate and 99.8 % of formaldehyde are removed from simulated industrial wastewater and the electricity of 2.03 W⋅h per day is generated. Moreover, the design of such a multi‐functional battery is universally applicable to the coupling of NO 3 − or NO 2 − reduction with various aldehyde oxidization, paving a new avenue for wastewater purification and chemical manufacturing.
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