U studiji objavljenoj u Angevandte Chemie International Edition, istraživači su razvili kiselinsko/alkalni asimetrični elektrolizator za kiselu reakciju redukcije CO₂ (CO₂ RR) u kombinaciji sa elektrooksidacijom alkalnog metanola (MOR) kako bi se istovremeno proizvela vredna mravlja kiselina sa visokom efikasnošću i stabilnošću.
Elektrohemijsko smanjenje CO₂ korišćenjem obnovljive energije za proizvodnju hemikalija sa visokom dodatom vrednošću obećava veliko.
U konvencionalnom sistemu spajanja reakcije evolucije kiseonika (OER), samo anoda OER može potrošiti oko 90% ulazne snage za CO₂ RR-OER spregu. S druge strane, alkalni i neutralni elektroliti mogu inhibirati reakciju evolucije vodonika (HER), čime se promoviše CO₂ RR.
Međutim, zbog lokalne visoke pH vrednosti tokom katodne reakcije, više od 75% CO₂ se gubi reakcijom sa hidroksilnim jonima (OH – ) u rastvoru da bi se formirali karbonati, a životni vek katalizatora je takođe smanjen.
U ovoj studiji, istraživači su razvili efikasan sistem uparene elektrolize, tj. spajanje katodnog kiselog CO₂ RR sa anodnim alkalnim-MOR. Katodni rastvor je sadržao 3 M KCl + 0,1 M HCl, a anodni rastvor je sadržao 1,0 M KOH + 2,0 M metanola, koji su razdvojeni membranom za izmenu katjona.
Katalizatori Cu 2 Se@CuO nanocvetova i Bi/BiOk nanolistova sintetisani su za katodu i anodu.
Razvijeni elektrolizator je pokazao stabilan rad na 1,9 V više od 90 sati. Ukupna Faradejeva efikasnost mravlje kiseline premašuje 190% u širokom opsegu napona, a potrebno je samo 2,1 V da bi se postigla parcijalna gustina struje mravlje kiseline od ~130 mA cm -2 uz trošenje tri puta manje električne energije u poređenju sa kiselinom/alkalnom spregnutom CO₂ RR-OER sistem.
Vrhunske performanse kiselo-alkalnog hibridnog elektrolizera mogu se pripisati integraciji odličnih anodnih i katodnih katalizatora, uparivanja elektrolize sa MOR-om i efikasnog iskorištavanja energije elektrohemijske neutralizacije.
Ova studija osvetljava inovativne tehnike elektronske efikasnosti i uštede energije za elektrolizu CO₂, kao i razvoj visoko efikasnih elektrokatalizatora.
U istraživačkom timu su bili prof. Ven Zhenhai i vanr. Prof. Chen Kingsong sa Instituta za istraživanje strukture materije Fujian Kineske akademije nauka.
