Constraining CO coverage on copper promotes high-efficiency ethylene electroproduction

乙烯 氧合物 选择性 法拉第效率 电解质 化学 乙二醇 材料科学 化学工程 催化作用 无机化学 有机化学 电极 物理化学 工程类
作者
Jun Li,Ziyun Wang,Christopher McCallum,Yi Xu,Fengwang Li,Yuhang Wang,Christine M. Gabardo,Cao‐Thang Dinh,Tao‐Tao Zhuang,Liang Wang,Jane Y. Howe,Yang Ren,Edward H. Sargent,David Sinton
出处
期刊:Nature Catalysis [Springer Nature]
卷期号:2 (12): 1124-1131 被引量:372
标识
DOI:10.1038/s41929-019-0380-x
摘要

The availability of inexpensive industrial CO gas streams motivates efficient electrocatalytic upgrading of CO to higher-value feedstocks such as ethylene. However, the electrosynthesis of ethylene by the CO reduction reaction (CORR) has suffered from low selectivity and energy efficiency. Here we find that the recent strategy of increasing performance through use of highly alkaline electrolyte—which is very effective in CO2RR—fails in CORR and drives the reaction to acetate. We then observe that ethylene selectivity increases when we constrain (decrease) CO availability. Using density functional theory, we show how CO coverage on copper influences the reaction pathways of ethylene versus oxygenate: lower CO coverage stabilizes the ethylene-relevant intermediates whereas higher CO coverage favours oxygenate formation. We then control local CO availability experimentally by tuning the CO concentration and reaction rate; we achieve ethylene Faradaic efficiencies of 72% and a partial current density of >800 mA cm−2. The overall system provides a half-cell energy efficiency of 44% for ethylene production. The electrocatalytic upgrading of CO to higher-value feedstocks provides a promising route to multicarbon products. Here, the authors show that high ethylene selectivity can be achieved by constraining CO availability on copper, with an ethylene Faradaic efficiency of 72% and a partial current density of >800 mA cm−2.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
不知干嘛发布了新的文献求助30
1秒前
赘婿应助自然的新烟采纳,获得10
1秒前
iNk应助董小楼采纳,获得10
1秒前
LisA__发布了新的文献求助10
1秒前
立里发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
2秒前
热心的猫咪关注了科研通微信公众号
2秒前
Ellie完成签到 ,获得积分10
3秒前
天天快乐应助Scss采纳,获得10
3秒前
华仔应助张土豆采纳,获得10
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
白耀庭发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
穆亦擎完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
冉亦发布了新的文献求助10
5秒前
栖梧砚客完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
木鱼完成签到,获得积分20
6秒前
友好的季节完成签到,获得积分10
7秒前
feng发布了新的文献求助20
7秒前
漂亮素发布了新的文献求助10
7秒前
yyllyy完成签到,获得积分10
7秒前
jane应助cj0009采纳,获得15
8秒前
立里发布了新的文献求助10
8秒前
爆米花应助忧郁的梦琪采纳,获得10
8秒前
谢青发布了新的文献求助30
8秒前
9秒前
9秒前
昵称发布了新的文献求助10
9秒前
从容芷容发布了新的文献求助10
9秒前
Cloud完成签到,获得积分0
9秒前
星辰大海应助77采纳,获得10
10秒前
在水一方应助gr采纳,获得30
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 3000
Les Mantodea de guyane 2500
Molecular Biology of Cancer: Mechanisms, Targets, and Therapeutics 2000
What is the Future of Psychotherapy in a Digital Age? 700
The Psychological Quest for Meaning 600
Zeolites: From Fundamentals to Emerging Applications 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5954812
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7163630
关于积分的说明 15935734
捐赠科研通 5089659
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2735382
邀请新用户注册赠送积分活动 1696186
关于科研通互助平台的介绍 1617224