电催化CO2还原立方体Cu2O催化剂的制备及其在大面积膜电极反应器中的应用

作者：刘朝龙; 罗希; 张杨; 徐能能; 徐开兵^*

来源：上海大学学报(自然科学版), 2023, 29(05): 991-797.

• 电化学二氧化碳还原反应
• Cu2O催化剂
• (111)晶面
• 零间距膜电极组件反应器
• 面积效应

电化学二氧化碳还原反应(carbon dioxide reduction reaction,CO2RR)产乙烯目前已成为电催化CO2RR领域的研究重点和热点.通过简单的化学沉淀耦合化学还原保护法成功获得了富含(111)晶面的立方体结构Cu2O催化剂,系统研究了其在H型反应器以及零间距膜电极组件(membrane electrode assembly,MEA)反应器中的电化学性能.结果表明:富含(111)晶面的立方体结构Cu2O催化剂表现出了优异的产乙烯活性;相比于H型反应器,零间距MEA反应器进行CO2RR时的最佳法拉第效率(Faradaic efflciency,FE)提升了13.94%,总电流密度也基本可以满足工业化的需求(>200 m A/cm2);设计并组装的大面积(25 cm2)零间距MEA反应器在CO2RR中表现出了优异的催化性能,且在槽压大于2.9 V时表现出了独特的“面积效应”.“面积效应”的出现表明零极距MEA反应器在有效面积放大时,除电极面积、电解质浓度、CO2流速等关键因素的调控外,极板的流道设计、导电性优化等均可能会影响催化反应的电流密度.

• 单位
  环境科学与工程学院; 东华大学; 纤维材料改性国家重点实验室