Wide Potential CO2‐to‐CO Electroreduction Relies on Pyridinic‐N/Ni–Nx Sites and Its Zn–CO2 Battery Application

过电位 电催化剂 法拉第效率 电池(电) 催化作用 材料科学 金属 化学 水溶液 化学工程 电化学 无机化学 电极 物理化学 热力学 有机化学 冶金 功率(物理) 物理 工程类
作者
Zipeng Zeng,Aya Gomaa Abdelkader Mohamed,Xiang Zhang,Yaobing Wang
出处
期刊:Energy technology [Wiley]
卷期号:9 (8) 被引量:11
标识
DOI:10.1002/ente.202100205
摘要

Although metal–N‐doped carbons are promising electrocatalysts for CO 2 ‐to‐CO conversion due to their high conversion efficiency and current density, their commercial application is still challenging due to their narrow potential/current range. In general, a wide potential/current electrocatalyst is in high demand for industrial CO 2 electrocatalysis. Controllable strategy to tune N configurations toward pyridinic‐enriched metal–N x active sites is attractive. The synergetic effect of the ability of pyridinic N to capture Lewis acidic CO 2 and the characteristics of Ni–N active sites to inhibit the hydrogen evolution reaction (HER) can achieve a wide potential window, which has high practical value. Herein, the well‐chosen precursors resulting in a pyridinic‐enriched Ni–N x site can selectively catalyze CO 2 toward CO generation in aqueous media with a high Faradaic efficiency (FE) of 100% with an overpotential of 680 mV. Continuous CO FE > 90% was recorded under a wide range of potentials without decay. Motivated by its practical characteristics in CO 2 electrocatalysts, a Zn–CO 2 battery is assembled achieving a CO 2 –CO conversion efficiency of more than 90% in a wide discharge current window. Therefore, the results highlight that pyridinic‐enriched Ni–N x holds great promise as simultaneous CO‐selective electrocatalyst by suitably tuning M–N configurations as new perspective strategy.

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