Local ionic transport enables selective PGM-free bipolar membrane electrode assembly
Notice bibliographique
Résumé
Bipolar membranes in electrochemical CO2 conversion cells enable different reaction environments in the CO2-reduction and O2-evolution compartments. Under ideal conditions, water-splitting in the bipolar membrane allows for platinum-group-metal-free anode materials and high CO2 utilizations. In practice, however, even minor unwanted ion crossover limits stability to short time periods. Here we report the vital role of managing ionic species to improve CO2 conversion efficiency while preventing acidification of the anodic compartment. Through transport modelling, we identify that an anion-exchange ionomer in the catalyst layer improves local bicarbonate availability and increasing the proton transference number in the bipolar membranes increases CO2 regeneration and limits K+ concentration in the cathode region. Through experiments, we show that a uniform local distribution of bicarbonate ions increases the accessibility of reverted CO2 to the catalyst surface, improving Faradaic efficiency and limiting current densities by twofold. Using these insights, we demonstrate a fully platinum-group-metal-free bipolar membrane electrode assembly CO2 conversion system exhibiting <1% CO2/cation crossover rates and 80-90% CO2-to-CO utilization efficiency over 150 h operation at 100 mA cm−2 without anolyte replenishment. Here, authors report that local ionic transport across cathode catalyst layers is vital in improving CO production from CO2. This work demonstrates the potential of a CO2 electrolyzer constructed from materials free from platinum group metals.
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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 ».