CO<sub>2</sub> Electroreduction to C<sub>2</sub> / C<sub>2</sub>+ Products Using Membrane Electrode Assembly
Notice bibliographique
Résumé
Considering the global average, 2018 experienced the highest concentration of CO2 in atmosphere (approximately 407 ppm). Although several policies and regulations are in action, annual CO2 in atmosphere is still on the rise for past decades. As an outcome, anthropogenic CO2 generation and subsequent atmospheric emission are key issues under global sustainability challenges. Moreover, this CO2 is also related to other irreversible effects which are climate change, ozone layer and fossil fuel depletion. Consequently, tons of researches involving significant CO2 reduction and conversion to assets are on the track. Currently, research efforts on electrochemical reduction of CO2 using alkaline flow cell configuration is at the forefront for its compact and flexible nature without the need of ancillary equipment. In this configuration, alkaline electrolyte, catalyst and the diffused CO2 establish a three-phase reaction interface enabling highly selective electroreduction of CO2 to various C2/C2+ fuels and chemical feedstocks. However, there are some major challenges associated with this configuration, including low CO2 conversion efficiency due to carbonate salt formation, catalyst poisoning due to impurity deposition, and electrode flooding. In this work, we have studied a robust cell configuration i.e., zero-gap membrane electrode assembly (MEA), wherein cathode and anode are separated by solid polymer electrolyte (ion-exchange membrane). Here cell operation and reaction kinetics are similar to liquid phase flow cell except exclusion of catholyte. Recent studies have revealed that removal of catholyte certainly overcomes the aforesaid limitations of liquid phase flow cell. In this context, here, we utilized a zero-gap gas-phase electrolyzer (MEA) for electrochemical CO2 reduction to multi-carbon products, including ethylene and ethanol. Instead of traditional carbon-based gas diffusion electrode (GDE), here, we utilized porous PTFE based GDE for stable CO2 reduction reaction. Copper nanoparticles, sputter coated on porous PTFE sheet, anion exchange membrane (AEM) and nickel foam (i.e., anode) are used to develop the MEA. A 5 cm2 stainless steel electrolyzer (MEA) was used for this study. Preliminary results show a faradaic efficiency for C2H4 (~55%) at current density (~50 mA/cm2) at -2.5 V vs Ag/AgCl with 5 M KOH as anolyte. We will report on the effect of catalyst modification, membrane, reaction environment including effect of humidity, CO2 flowrate and anolyte on the overall cell performance i.e., energy efficiency and CO2 conversion efficiency. Keywords: CO2 Electroreduction, Renewable Fuels, Membrane Electrode Assembly, Current Density, Faradaic Efficiency
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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 | 0,000 | 0,000 |
| 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 | 0,000 |
| 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 ».