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Enregistrement W4253285543 · doi:10.1149/ma2019-01/31/1588

Switching between CO<sub>2</sub> Electroreduction Pathways

2019· article· en· W4253285543 sur OpenAlexaff
Ali Seifitokaldani

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2019
Typearticle
Langueen
DomaineEnergy
ThématiqueCO2 Reduction Techniques and Catalysts
Établissements canadiensMcGill University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésFormateChemistryFaraday efficiencyElectrochemistryElectrolyteHydroniumInorganic chemistryAqueous solutionOxygenAdsorptionPhysical chemistryElectrodeMoleculeCatalysisOrganic chemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Electrochemical carbon dioxide reduction (CO2R) is a promising technology to use renewable electricity to convert CO2 into valuable carbon-based products (1-4). Of metal-based electrocatalysts, silver is one of the best known materials to produce CO in aqueous media, via two proton-coupled electron-transfer processes, with a high selectivity of near 100% Faradaic efficiency (FE) (5). Here, in this study, using density functional theory (DFT), we showed that hydronium (H3O+) is a key intermediate in the first oxygen hydrogenation step to form adsorbed carboxyl (*COOH), and lowers the activation energy barrier for CO formation. Removing the hydronium influence, we found that the activation energy barrier for oxygen hydrogenation and therefore adsorbed carboxyl formation increases significantly, while the activation energy barrier for carbon hydrogenation and consequently adsorbed formate (*HCOO) formation reduces. This mechanism suggests that formate formation pathway at lower concentration of hydronium is more favorable than CO formation pathway. Inspired by these DFT results, we designed experiments at highly concentrated KOH solution, to limit the hydronium availability in the aqueous electrolyte. Using a gas diffusion electrode in flow cell configuration enabled us to utilize a very basic electrolyte by separating it from the CO2 gas stream, and also to run experiments at a high current density of 300 mA/cm2. We found that, the CO2R pathways switches from entirely CO formation under neutral condition, to almost 60% FE for formate formation in 11 M KOH. Different in situ and ex situ materials characterization such as XAS, XPS, SEM and XRD, demonstrated that the electrocatalysts before and after the reactions were identical. In addition, control experiments excluded the applied potential effect, confirming that formate formation was a direct effect of alkaline media and lack of hydronium. Observing high selectivity for formate formation on silver in aqueous media and at high current density has never been reported before. We believe that selectivity shift provides new insights into the role of hydronium on CO2 electroreduction processes and the ability for electrolyte manipulation to directly influence transition state kinetics, altering favored CO2 reaction pathways. C.-T. Dinh et al., CO2 electroreduction to ethylene via hydroxide-mediated copper catalysis at an abrupt interface. Science 360, 783 (2018). T.-T. Zhuang et al., Steering post-C–C coupling selectivity enables high efficiency electroreduction of carbon dioxide to multi-carbon alcohols. Nature Catalysis 1, 421-428 (2018). Z.-Q. Liang et al., Copper-on-nitride enhances the stable electrosynthesis of multi-carbon products from CO2. Nat Commun 9, 3828 (2018). M. G. Kibria et al., A Surface Reconstruction Route to High Productivity and Selectivity in CO2 Electroreduction toward C2+ Hydrocarbons. Advanced Materials 30, 1804867 (2018). C. M. Gabardo et al., Combined high alkalinity and pressurization enable efficient CO2 electroreduction to CO. Energy & Environmental Science, (2018). Figure 1

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,006

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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.

Tête enseignante Opus0,014
Tête enseignante GPT0,237
Écart entre enseignants0,223 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2019
Routes d'admission1
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