CO<sub>2</sub> Electroreduction on Different Mono- and Bi-Metallic Electrocatalysts: Synthesis, Characterization and Electrode Design
Notice bibliographique
Résumé
It is well known that CO2 is a major green-house gas with significant influence on increase of overall global temperature. Recent work on CO2, however, has shown that it can be used as feedstock for production of value-added products such as alcohols, formate, CO, and methane or ethane [1]. Electrochemical conversion is one way of utilizing CO2 with the advantage of easier scale-up and operation under ambient temperature and pressure. This technology is currently in the developmental stage and can therefore benefit from the knowledge obtained from research in the field of the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) or even anion exchange membrane fuel cells (AEMFCs). Similar to the oxygen reduction reaction (ORR) in PEMFCs/AEMFCs, the reaction at the cathode of a CO2 electrolyzer requires an engineered electrocatalyst. Furthermore, it should be mentioned that contrary to the ORR, CO2 electroreduction reaction results in multiple reaction products that are generated both in liquid and gas phase and the hydrogen evolution reaction (HER) is a competing reaction. In order to make the CO2 electroreduction systems viable and prevent cost-heavy separation of products, electrocatalysts with high selectivity towards the desired product should be designed, synthesized, and scaled-up. Herein we report our recent results on synthetic development method – based on Sacrificial Support Method (SSM) for preparation of mono- and bi-metallic materials [2-5]. The method of the evaluation of electrocatalytic activity of un-supported catalysts for the CO2 electroreduction reaction was based on the rotating disk electrode (RDE) technique and online gas chromatography (GC). The sealed RDE cell was specially designed at Naval Research Laboratory and it was demonstrated that the reaction products generated on small surface area thin RDE films can be quantified by online GC. Liquid reaction products are separated and identified ex-situ by liquid chromatography or NMR (experiments performed at UNM). Figure 1 shows SEM morphology of copper-based electrocatalysts, XRD data and electrochemical performance from RDE experiments. It was shown that, by controlling the SSM parameters, it was possible to synthesize electrocatalysts selective to one product only (except hydrogen). Acknowledgements OAB is grateful to the Office of Naval Research for financial support of this project. References [1] Y. Hori, Electrochemical CO2 reduction on metal electrodes, in: C.e.a. Vayenas (Ed.) Modern Aspects of Electrochemistry, vol. 42, Springer, New York, 2008. [2] A. Serov, K. Artyushkova, N. I. Andersen, S. Stariha, P. Atanassov "Original Mechanochemical Synthesis of Non-Platinum Group Metals Oxygen Reduction Reaction Catalysts Assisted by Sacrificial Support Method", Electrochim. Acta (2015) doi:10.1016/j.electacta.2015.02.108 [3] A. Serov, N. I. Andersen, A. J. Roy, I. Matanovic, K. Artyushkova, P. Atanassov, “CuCo2O4 ORR/OER Bi-Functional Catalyst: Influence of Synthetic Approach on Performance”, J. of The Electrochem. Soc., 162 (4) (2015) F449-F454 [4] C. Santoro, A. Serov, C. W. Narvaez Villarrubia, S. Stariha, S. Babanova, A. J. Schuler, K. Artyushkova, P. Atanassov. “Double‐Chamber Microbial Fuel Cell with a Non‐Platinum‐Group Metal Fe–N–C Cathode Catalyst”, ChemSusChem, 8 (2015), 828-834. [5] N. I. Andersen, A. Serov, P. Atanassov “Metal Oxides/CNT Nano-Composite Catalysts for Oxygen Reduction/Oxygen Evolution in Alkaline Media”, Appl. Catal. B: Environmental, 163 (2015), 623-627. [6] Z. Zhang, K.L. More, K. Sun, Z. Wu, W. Li, Chemistry of Materials, 23 (2011) 1570. [7] S. Trasatti, O.A. Petrii, Pure and Applied Chemistry, 63 (1991) 711. Figure 1
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».