Electrochemical Reduction of CO<sub>2</sub> to Ethylene with Coproduction of Glycolic Acid Via Glycerol Oxidation
Notice bibliographique
Résumé
We are in a race against time to implement technologies for carbon capture, conversion, and utilization (CCU) to create a closed anthropogenic carbon cycle. Renewable energy powered electrochemical CO2 reduction (eCO2R) to fuels and chemicals is an attractive technology in this context. Here, we demonstrate a strategy to drive economic feasibility of eCO2R to ethylene (C2H4), the largest produced organic chemical, by coupling with glycerol oxidation on anode. Our gold nano-dendrite anode catalyst demonstrated very high activity (J ~377 mA/cm2 at 1.2 V vs RHE) and selectivity (~50% to glycolic acid (GA)) for glycerol oxidation. The co-electrolysis process demonstrated record high selectivity of ~60% for C2H4 production at a very low cell voltage of ~ 1.7 V, translating to 32% reduction in required energy compared to conventional eCO2R with water oxidation reaction on anode. The experimental results were complemented with a detailed technoeconomic analysis that indicated economic feasibility will depend on several factors such as price of organic feed, selectivity of anode electrode, market value of chemicals produced and most importantly cost of separation and purification. Our results indicate that C2H4 produced via conventional eCO2R would require electricity price to plummet to <1 cents/kWh to be cost-competitive, while a co-electrolysis process to produce C2H4 and GA will help reduce C2H4 production cost by ~ 80 % to ~1.08 $/kg, reaching cost parity at electricity price of 5 cents/kWh. This study may trigger research efforts for design of electrochemical processes with low electricity requirement using cheap industrial waste streams.
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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 | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 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 ».