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Untersuchungen berichten über die vergiftende Wirkung von Kohlenstoffablagerungen bei der CO₂-Elektroreduktion

Kohlenstoffablagerung während der Reaktion. Kredit: Präzisionschemie (2024). DOI: 10.1021/prechem.4c00002

Ein Forschungsteam hat neue Erkenntnisse über die toxische Wirkung von Kohlenstoffablagerungen während der Kohlendioxid (CO)-Reduktionsreaktion vorgeschlagen2RR) auf den aktiven Zentren der Cu-Elektrode. Die Studie wurde veröffentlicht in Präzisionschemie.

Kupferkatalysatoren (Cu) sind die effizientesten elektrochemischen Katalysatoren für CO2FR. Allerdings ist ihre Langzeitstabilität bei hohen Stromdichten nicht zufriedenstellend. Die Gründe für die Desaktivierung von Cu-Katalysatoren sind komplex. Es wird allgemein beobachtet, dass Kohlenstoffablagerungen zu einer schwerwiegenden Desaktivierung des Katalysators führen können. Obwohl es im Bereich CO nur wenige Berichte über die elektrochemische Kohlenstoffabscheidung gibt2RR, was die Verbesserung von Katalysatoren auf Cu-Basis verlangsamt.

Auf dieser Grundlage verwendeten die Forscher In-situ-Spektroskopietechniken und Spurenanalysetechniken, um zu bestätigen, dass die Produktion und Rückgewinnung von Kohlenstoffablagerungen auf polykristalliner Cu-Folie während CO2RRs sind die direkten Ursachen der Katalysatordesaktivierung und verdeutlichen den inhärenten Zusammenhang zwischen Kohlenstoffablagerung und angelegtem Potenzial.

Bei der elektrochemischen Abscheidung von Kohlenstoff handelt es sich um einen dünnen Film, der die Oberfläche der Katalysatorpartikel bedeckt und dessen Struktur und Zusammensetzung der von amorphem Kohlenstoff ähnelt. Diese Art von Kohlenstoff hatte eine geringe Leitfähigkeit und geringe Stoffübertragungsfähigkeiten, was die Übertragung von Reaktionsgasen und Zwischenprodukten während der CO-Phase behinderte2FR.

Basierend auf einer Reihe kontrollierter experimenteller Ergebnisse klärten die Forscher den Mechanismus der Entstehung von Kohlenstoffablagerungen auf: bei CO2RR, das Schlüsselzwischenprodukt *CO, verbindet sich mit Protonen zu *COH-Zwischenprodukten, die sich dann mit Protonen verbinden und dann dehydrieren, um adsorbiertes *C zu bilden. Adsorbiertes *C kann als allgemeines Zwischenprodukt entweder mit *CH über Hydrierung weitergehen, um CH zu erzeugen4 oder direkt desorbieren, um den abgeschiedenen Kohlenstoff zu bilden.

Das Forschungsteam wurde von Professor Gao Minrui vom Hefei National Microscale Physical Science Laboratory an der University of Science and Technology of China (USTC) geleitet.

Mehr Informationen:
Jing-Wen DuanMu et al., Untersuchung und Minderung der Kohlenstoffablagerung auf Kupferkatalysatoren während der elektrochemischen CO2-Reduktion, Präzisionschemie (2024). DOI: 10.1021/prechem.4c00002

Bereitgestellt von der University of Science and Technology of China

Zitat: Untersuchung der vergiftenden Wirkung der Kohlenstoffablagerung während der CO₂-Elektroreduktion (14. Mai 2024), abgerufen am 14. Mai 2024 von https://phys.org/news/2024-05-poisoning-effect-carbon-deposition-co8322.html

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By rb8jg

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