Carbon and Energy Efficient Ethanol Electrosynthesis By Acidic CO<sub>2</sub> Reduction
Notice bibliographique
Résumé
The electrochemical CO2 reduction reaction (CO2RR) is one way of mitigating the rising levels of anthropogenic CO2 emissions. Most of the advancements in the CO2RR field have been implemented in basic or neutral electrolytes where a major fraction of the input CO2 converts to carbonate ions through reaction with OH– (Science 360, 783-787 (2018); Nat. Catal. 5, 564-570 (2022)). These approaches result in low carbon efficiency (the percentage of CO2 converted per total CO2 input), typically below 20% toward multicarbon products, resulting in severe energy and cost penalty (Nat. Sustain. 5, 563-573 (2022)). Performing CO2RR in acidic conditions reduces reactant loss to carbonates. In this condition, the (bi)carbonate ion crossover/formation is countered by the high proton concentration in the electrolyte. However, the unshielded cathode surface favors the hydrogen evolution reaction (HER) over CO2RR due to the high availability of protons and the fast kinetics of the HER (Science 372, 1074-1078, (2021); Nat. Catal. 4, 654-662 (2021)). Here, we have developed an interfacial cation matrix (ICM) to modulate the local microenvironment on the cathode surface. The ICM increases the local pH and electric field, promoting multicarbon production. Additionally, we have designed a Copper-Silver catalyst to tune the selectivity towards alcohol production. We improved the ethanol FE to 45% at 200 mA/cm2, which, to our knowledge, represents the highestethanol FE in membrane electrode assembly literature. The system maintains a high carbon efficiency (60%) resulting in a total energy cost of 263 GJ/tonne ethanol, which is the lowest value among current ethanol-producing CO2 electrolysers.
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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) | 0,002 | 0,001 |
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 ».