Electrochemical CO2 Reduction in a Membrane Electrode Assembly: From Bench to Pilot Scale
Notice bibliographique
Résumé
The recent increase in global wealth and productivity has occurred at the expense of fossil fuel use and carbon dioxide emissions – which is the main driver of climate change. The electrochemical reduction of CO2 offers a pathway to consume excess CO2 and store excess renewable energy. Despite the numerous advancements in the field, there are a limited number of studies focused on scalability of systems and catalysts. This thesis seeks to address and overcome the most significant barriers to scaling CO2 electrolysis systems. The first work describes the design of a membrane electrode assembly system for CO2 reduction to high-value, concentrated multi-carbon products that avoided the electrolyte instability of previous liquid catholyte flow cells (Chapter 3). To reduce the energy cost of anode gas separation, a permeable CO¬2 regeneration layer is coupled with a cation exchange membrane to eliminate CO2 crossover and achieve high CO2 single-pass conversion (Chapter 4). A scalable, electrically conductive electrode is designed to be resistant to the most common failure mechanisms in CO2 reduction and it is scaled by several orders of magnitude (to 8000 cm2) in the largest CO2 electrolysis demonstration to date (Chapter 5). The initial pilot-scale cell design suffers from significant performance penalties compared to the lab-scale cells. A new pilot-scale cell is designed to overcome the major shortcomings of the previous design and it demonstrated improved selectivity towards CO2 reduction products (Chapter 6). Energy-dense liquid alcohols are generated with high energy efficiency, high concentration, and low crossover with a scalable system design via carbon monoxide reduction (Chapter 7). Collectively in this work, significant progress is made towards the practical application of electrochemical technologies for CO2 conversion to multi-carbon products.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».