Yïn acä leec rin cï yïn bɛ̈n neem në Nature.com. Tɛ̈n ë thäät ë thäät ë luɔidu anɔŋic thäät ë CSS kuɔɔny. Të wïc yïn kë puɔth, ɣok aa wïc ba yök ë thää yam ë thää ë thää (wɛ̈lɛ̈/ka thää ë thää ë thää ë thää ë Internet Explorer). Në ye thaa kënë yic, bï kuɔɔny ŋoot ke lɔ tueŋ yök, ɣok aa tɔ̈u ke ɣok ë thäät ë thäät ë thäät ë thäät ë thäät ë thäät.
Kuɛ̈nybei de aliir ye cɔl formic acid ee kueer puɔth bï aliir cɔk tɔ̈u apuɔth ku ka nɔŋ kä lëu bïk ke looi ke ye kën yenë aliir tɔ̈ɔ̈u thïn. Në ye luɔɔi kënë yic, ke thuɔ̈ɔ̈r yenë käŋ määt yiic në kë cïn yic kaam acï looi agonë ​​käŋ ya määt yiic në aliir ye cɔl formic acid tënë aliir ye cɔl carbon dioxide. Lɔ̈ŋ tueŋ de tëët ee kë yenë käŋ waar yiic, man ye, të luui ë yen në ajuiɛɛr de käŋ yiic, ee formic acid puɔ̈l bï ya nyaai në ɣän yenë käŋ cath thïn yiic në thɛɛr lik yiic cïmën de 0.25 M. Ke cïn kë bï ya juak thïn në kaam de käŋ yiic. käŋ ku thuɔ̈ɔ̈r ye lac yök në käke jaath ku käke pïu yiic, ye käŋ lac waar yiic bïkë käŋ them ku bïkë keek ɣaac wei. Në 25 cm2 yic, ke kä cï kek tääu në pïu yiic aye 75% de kä ye röt looi në pïu yiic ya gäm pïu yiic në <2 V ku jɔl ya 300 mA/cm2. Kë thiekic apɛi, thëm de tɔ̈c de thɛɛr kaa 55 në 200 mA/cm2 acï tɔ̈c de Faraday nyuɔɔth ku tɔ̈c de mac. Cɛɛth de käke wëu aye looi bï kuɛɛr bïnë wëu thöŋ yök keke kuɛɛr ke luɔɔi de formic acid ke yee mɛnë nyuɔɔth.
Kuɛ̈nybei de aliir ye cɔl formic acid në luɔɔi de karaba ye bɛɛr looi acï nyuɔɔth ke ye wëu yenëke käŋ looi cɔk tɔ̈ piiny agut cï ciin de 75%1 të thööŋë kek kenë dhɔ̈l thɛɛr yenëke jaath looi. Cïmën cenë ye nyuɔɔth në athör yiic2,3, ke formic acid anɔŋ käjuëc yenëke luui në yen, jɔɔk në dhɔ̈l path ku cie wëu juëc ye kek tääu thïn agonë ​​pïu ya tɔ̈ɔ̈u ku bï kek ya lɛɛr në ɣän ke mïïth yiic4,5 ka ɣän ke luɔɔi ke biomass6. Formic acid acï yök ke ye kë ye cam agonë ​​ya waar ago ya jaath ye lac tɔ̈ në riäth nhial yiic në luɔɔi de tëët de kä ye röt waar yiic7,8. Kenë yïknhial de wëu ke formic acid1,9, käjuëc ke rïthäc cï kek ya looi acï puɔ̈ɔ̈c ya looi në tɛ̈n benë käŋ ya cɔk loi röt apath. Ku na yïn ya, ke käjuëc cï kek ya looi aye ŋoot ëke ye luui në kä thi kor ke H-cells ka kä thi kor ke pïu ye luui në pïu yiic ye luui në thɛɛr lik yiic (<50 mA/cm2). Ku bï wëu cuɔtpiny, bï käŋ ya ɣaac wei ku bï ɣööc ya juak në ɣööc yic, ku bï aliir ye mac cɔk lɔ piny (CO2R) adhil ya looi në thɛɛr juëc yiic (≥200 mA/cm2) ku jɔl ya tɛ̈n yenë mac tääu thïn (FE)17 ku bï käke mac ya juak në luɔɔiden yic ku bï käke pïu ya tääu në CO2 yic. käke luɔi bïkë kä puɔth ke wëu ke thëm18 lööm. Në ye kënë nhom, agonë ​​luɔɔi de käŋ ya juak ku bï käjuëc kɔ̈k peei ye kek looi ya nyaai, ke formic acid abï ya luui në yen ke ye kë bï ya looi në akër yic ke cie awai ye looi19.
Në ye dhöl kënë yic, ke kä cï kek piac ya looi në yemɛɛn aacï kek ya looi agonë ​​kä thiääk kenë CO2R ya looi agonë ​​aliir ya tääu në aliir yic (GDE). Cɛɛth dït cï looi në Fernandez-Caso ku kɔc kɔ̈k.20 acï käke tɔ̈ɔ̈u ke käke karaba kedhiɛ mat yiic ago CO2 ya ŋoot ke lɔ tueŋ bï ya tɔ̈ ke ye kë ye cɔl acid/formate. Në wël kedhiɛ yiic, ke käjuëc tɔ̈ në yemɛɛn alëu bï kek ya tek yiic në akuɔ̈tnhïïm kaadiäk: 1. Kä ye cath në pïu yiic, 2. Kä ye röt waar në pïu yiic (CEM)28 ka kä ye pïu waar yiic (AEM)29 ku jɔl ya 3. thök-thök de kee käkë aye nyuɔɔth në thura 1a yic, ke ɣön de cäth de karaba ee looi në kaam de membrane ku cathode de GDE ee luui në dhɔ̈l ke ion në tɛ̈ɛ̈k de cathode de catalyst33 yic, naa cak tɔ̈u. cï luɔ̈ɔ̈i në Chen et al. Luɔɔi de SnO2 në kë yenë käŋ tääu thïn nɔŋ 1.27 mm dït de kë yenë käŋ tääu thïn, agut cï 90% de FE 35 në 500 mA/cm2 acï yök. 15% ë riɛl ë riɛl ë thäät ë thäät, Li ku kɔc kɔ̈k, ke luui ë thäät ë CEM tök, acï FE 29 ë 93.3% yök në thäät ë thäät ë 51.7 mA/cm2 ë thäät ë thäät ë thäät ë thäät ë thäät ë thäät ë CEM. mA/cm2. Ku na yïn ya, ke dhɔ̈l kedhiɛ aye formate looi ke cie kë ye wïc bï ya looi, në dhɔ̈l juëc yiic ke CEM, dhɔ̈l cïmën de KCOOH alëu bïk röt ya lac määt në GDE yic ku jɔl ya ɣän yenë kek cath thïn, ku ye käŋ cɔk thök në cäth yic.
Thɔ̈ɔ̈ŋ de käŋ kaadiäk nyic apɛi ke CO2R tënë käke luɔi de käke pïu cï röt waar ku thuɔ̈ɔ̈r cï lueel në yee kuɛ̈n kënë yic. b Thɔ̈ɔ̈ŋ de thööŋ de thɛɛr ku thööŋ de kä cï bɛ̈n bei në thɛɛr ke tɔ̈c yiic, tɔ̈c de sandwich, tɔ̈c de CEM tök në athör yiic (cï nyuɔɔth në thööŋ de kä cï keek gɔ̈t yiic S1) ku luɔida. Kä cï keek gɔ̈t ë ke liep aye nyuɔɔth lɔn cï kek pïu ë formate looi, ku kä cï keek gɔ̈t ë ke ril aye nyuɔɔth lɔn cï kek pïu ë formic acid looi. *Könfïtörïön öf öf hïdrögën ät anödë. c Ajuɛɛr de MEA cïn kë tɔ̈u thïn ye luui në këde bipolar cï mat kenë kën yenë käŋ waar yiic ye luui në kueer de kä wääc yiic.
Ku bï cil de kä cï röt looi gël, ke Proietto ku kɔc kɔ̈k. 32 acï luɔɔi de kë cïn kë ye tek yic ye pïu cɔk cath në kä cï röt looi yiic. Ajuɛɛr alë bï >70% CE yök në thëm de 50-80 mA/cm2. Cït mɛn de, Yang ku kɔc kɔ̈k. 14 acï bɛ̈n lueel ke bï ya luui në kë ril yic ye tɔ̈ në kaam de CEM ku AEM yic agonë ​​acid ya cɔk loi rot. Yang ku kɔc kɔ̈k acï 91.3% FE yök në 5 cm2 ë 200 mA/cm2, ku looi 6.35 wt% ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu. Xia ku al. Në luɔɔi de thööŋ thöŋ, 83% de gɛ̈ɛ̈r de aliir (CO2) tënë FE acï yök në 200 mA/cm2, ku thök de ajuɛɛr acï them në thɛɛr kaa 100 ku minit kaa 30. Naa cak tɔ̈u ke kä thiik cï bɛ̈n bei thïn aye piath, ke wëu juëc cï röt juak ku riɛl de kä ye röt waar në porous ion yiic aye yen cɔk rilic apɛi bï kä cï röt looi në kaam de kä juëc yiic ya them (cïmën de, 1000 cm2).
Ku bï thööŋ de kä cï röt looi në dhɔ̈l wääc yiic tïŋ, ɣok acï thööŋ de kä cï röt looi në kWh tökic tääu në ajuɛɛr cï lueel wënthɛɛr yic ku thööŋku keek në Thura 1b yic. Acï bɛ̈n ya ŋic apath ëtënë ke gɛɛr de ajuɛɛr nɔŋic catholyte ka kë tɔ̈ në kaam de käŋ yiic abï luɔɔide ya cɔk lɔ nhial në thɛɛr lik yiic ku bï rot ya riɔ̈ɔ̈k në thɛɛr juëc yiic, të lëu benë thök de ohmic ya lëu bï ya tɔ̈ në thɛɛr juëc yiic. Në yekënë cök, naa cak tɔ̈u ke CEM ye mac cɔk tɔ̈u apuɔth ee kë dït apɛi de molar formic acid bɛ̈i në kWh tökic, ke tɔ̈ɔ̈u de awai alë bï luɔɔi lac riɔ̈ɔ̈k në thɛɛr juëc ke tɔ̈u ëmɛɛn.
Acän ba kä cï kek ya lueel wënthɛɛr ke cï riääk ya cɔk lɔ piny, ɣok acï mɛ̈ɛ̈t de kä ye kek tääu në pïu yiic (MEA) bɛ̈n looi ku nɔŋic BPM ye tɔ̈ në dhöl dɛ̈t peei yic ku yenë käŋ waar yiic (PCEM). Thuur de ɣöt acï nyuɔɔth në Thura 1c yic. Air (H2) aye tääu në anode yic ago protons ya cak në luɔɔi yenë aliir cɔk lɔ nhial (HOR). Ajuɛɛr de PCEM acï bɛ̈n tääu në ajuiɛɛr de BPM yic ago ions ya cɔk tëëk në AEM yic, ku bï ya mat kenë protons ago acid ya looi në BPM yic ku jɔl ya ɣän tɔ̈ në CEM yic, ku bï ya jäl në GDE anode yic ku bï ya lɔ në ɣän kɔ̈k yiic. . Në luɔɔi de ye ajuɛɛr kënë yic, ɣok acï >75% FE de pïu ë pïu ë pïu ë <2 V ku 300 mA/cm2 yök tënë 25 cm2 ë pïu ë pïu ë pïu. Kë thiekic apɛi, thuɔ̈ɔ̈r ee kä ye ɣaac wei luɔ̈ɔ̈i ku käke thuɔ̈ɔ̈r ke jaath ku käke pïu ye mac looi, ye thaar lac puɔ̈l bï them. Ajuɛɛr de Catholyte anɔŋic ɣän ke cäth ke catholyte lëu bïk aliir cïï thöŋ bɛ̈i në kaam de aliir ku pïu, cïmën de ajuɛɛr dït de cell. Në kë de kä cï kek yïk ke sandwich nɔŋ ɣän juëc ke pïu ye cath, ke luɔɔi thiekic apɛi aye wïc bï ɣän tɔ̈ ciɛɛl ya cɔk lɔ piny ago aliir ya cɔk lɔ piny ku bï aliir ye cɔl carbon dioxide ya määt yiic në ɣän tɔ̈ ciɛɛl yiic. Käk kedhiɛ aalëu bïk jam de telepun ya riɔ̈ɔ̈kic. Athiek yic ëyadɛ̈ bï kä thi kor ye röt tääu keepɛ̈i ya looi në thëm dïït yic. Në thööŋ, ke ajuɛɛr yam cï lueel ee ajuɛɛr de zero-gap MEA cïn kën yenë pïu cath thïn wala kën tɔ̈u ciɛɛl. Cï thɔ̈ɔ̈ŋ kenë kä kɔ̈k tɔ̈ në yemɛɛn, ke ajuiɛɛr cï juiir ee wuɔ̈ɔ̈c apɛi në kë yenë formic acid ya cɔk loi rot në dhöl lëu benë yen ya them, man ye mac cɔk lui, ku bï ya tɔ̈ ke cïn kë tɔ̈ thïn.
Ku bï pïu ë pïu yiic gël, thëm dït de CO2 ë thök acï MEA ku AEM ë pïu yiic looi në mɛ̈ɛ̈t yic kenë pïu juëc ë pïu yiic (cïmën de, 1-10 M KOH) bïk käke alkaline cak në cathode yic (cït mɛn cïnë ye nyuɔɔth në Thura 2a yic). Në kee juiir käkë yiic, ke kä ye röt looi në cathode yic aye tëëk në membrane yic ke ye kë cïn yic riɛl, ku KCOOH ee rot looi ku bï bɛ̈n bei në ajuɛɛr yic në anodic KOH yic. Naa cak tɔ̈u ke FE cï looi ku mɛ̈c ke cell aake puɔth cït mɛn cïnë ye nyuɔɔth në Thura 2b yic, thëm de tɔ̈c acï FE cɔk tɔ̈u piny në ciin de 30% në 10 h abac (Thuɔ̈ɔ̈r S1a–c). Alëu bï ya ŋic ke luɔɔi de 1 M KOH ee kë thiekic apɛi ago many dït apɛi ya cɔk tɔ̈ piiny në ajuiɛɛr de aliir yic (OER) ku bï ion ya yök në kë yenë aliir cɔk lɔ tueŋ yic. Na cï pïu tɔ̈ në pïu yiic dhuɔ̈kciɛ̈ɛ̈n agut cï 0.1 M KOH, ke pïu yiic ku jɔl ya pïu yiic (määr de pïu yiic) aye röt juak (Thiɛ̈ŋ de S1d), man ye nyuɔɔth ke cïn kë ye yök në ɣööc yic. Tɛ̈n yenë formate rot tääu thïn acï them në luɔɔi de thëm de käŋ abɛ̈n; të wïc yïn wël juëc, tïŋ “Dhöl” ë thäät. Luɔɔi de luɔɔi de MEA ku tɛ̈ɛ̈u de käŋ në CEM tökic acï kueen ëya dɛ̈t, ku kä cï bɛ̈n bei thïn aacï keek nyuɔɔth në Thura S1f,g. FE formate cï määt yiic tënë thëm de thëm ee >60% në 200 mA/cm2 në jɔ̈k de thëm, ku ka cï lac riääk në thɛɛr kaa rou yiic në kë de thëm de pïu cï keek määt yiic cï keek lueel wënthɛɛr (Thiɛ̈ŋ S11).
Kë cï thuur de guɛw-kaam MEA keke CO2R tën kën ye käŋ cɔk bɔ̈ nhial, kë ye pïu cɔk bɔ̈ bei (HOR) wala OER tën kën ye käŋ cɔk bɔ̈ nhial, ku töŋ de AEM tɔ̈u në kɛmken. b FE ku thëm de thëm de thëm de thëm kënë ke 1 M KOH ku OER ë thëm de anode. Kä cï röt wuɔ̈ɔ̈c aye kä wääc ke thëm wääc kaa diäk nyuɔɔth. në FE ku ajuɛɛr de pïu ë pïu ë H2 ku HOR në anode. Kïït wääc aye keek luɔ̈ɔ̈i bïkë kä ye looi në pïu yiic ku kä ye pïu yiic tek thook. d Thura de MEA kenë BPM cï tääu tueŋ në ciɛɛl. FE ku thëm de pïu ë pïu ë 200 mA/cm2 ë luɔi de thëm kënë. f Thura de thëm de thëm de BPM MEA cï thëm në thëm thiin koor cï looi.
Acän bï acid looi, ke aliir aye bɛ̈i tënë Pt-në-karbon (Pt/C) ye käŋ cɔk loi röt në anode yic. Cïmën cenë ye nyuɔɔth në thura de 2d yic, ke BPM ye protons bɛ̈i në anode yic acï kɔn ya thiëëc agonë ​​acid ya cak. Aciëŋ de BPM acï thök në minit kaa 40 ke luɔi në thɛɛr ke 200 mA/cm2, ke tɔ̈u ke tɔ̈u ke tɔ̈u ke tɔ̈u ke tɔ̈u ke 5 V (Thiɛ̈ŋ 2e). Në thëm cï looi, ke tɛ̈ɛ̈k de käŋ cï tïŋ acï tïŋ në CEM/AEM. Ku na cie kë ye cɔl formate, ke anions cïmën de aliir, aliir kaarou ku jɔl ya aliir ye lɔ në aliir yic alëu bïk ya tëëk në AEM yic ku bïk röt ya mat kenë protons në CEM/AEM yic agokë aliir de CO2 ku pïu ya cak, man ye BPM cɔk thök (Fig. 2f) ku , në thökde, ee cell cɔk thök.
Cït mɛn de luɔɔi ku löny de kä cï ke looi nhial, thuɔ̈ɔ̈r yam de MEA acï thɔ̈ɔ̈ŋ cït mɛn cïnë ye nyuɔɔth në Thura 1c yic ku cï lueel në Thura 3a38 yic. Ëtënë, PCEM ee dhöl ë jäl de pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë CEM/AEM, ku ëya dɛ̈t ee pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu. Në ye thaa kënë yic, ke dhöl yenë PCEM tɔ̈ në kaam de pïu yiic ee formic acid cɔk lɔ në ɣän yenë kek tɛkpiny yiic ku jɔl ya ɣän yenë kek cath thïn, ku ye dhöl yenë formic acid rot tääu në pïu yiic cɔk tɔ̈ piiny. Kä cï bɛ̈nbei në tɛ̈ɛ̈k de käŋ yiic në luɔɔi de AEMs nɔŋ dït de 80, 40 ku 25 mm aye nyuɔɔth në Thura 3b yic. Cïmën yenë ye thɔ̈ɔ̈ŋ, agut cï na cɔk mac ya juak rot në dït de AEM yic, ke luɔɔi de AEM dït apɛi ee gël de dhukciɛ̈ɛ̈n de formic acid, ku ye pH de cathode juak ku ye H2 cɔk tɔ̈ piiny (Thöŋ. 3c–e).
a Nyuɔɔth de tɛ̈ɛ̈k de MEA kenë AEM ku CEM cï juiir ku dhɔ̈l wääc ke cäth de formic acid. b Voltage de cell në thëm de thëm wääc ku thëm de AEM wääc. në EE yic në thɛɛr juëc yiic ke thëm de AEM ë 80 μm (d) 40 μm, e) 25 μm. Kä cï röt wuɔ̈ɔ̈c aye kë cï wuɔ̈ɔ̈c nyuɔɔth cï them tënë käŋ kaa diäk wääc. f Kä cï bɛ̈n bei në thööŋ de thëm de pïu yiic ku pH tɔ̈ në thëm de CEM/AEM në thëm wääc de AEM. f PC ku pH në baŋ de cathode de kë ye käŋ cɔk loi röt kenë AEM wääc de thëm de kä ye kek looi. g Tɛ̈k-tɛ̈k de pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë CEM/AEM ë pïu ë pïu ë pïu.
Thura S2 ee tɛ̈n yenë käŋ tɛkpiny thïn nyuɔɔth ku pH në thiɛk de MEA yic në luɔɔi de kä cï röt looi ke Poisson-Nernst-Planck. Acïï kɔc ye gäi në kë yenë pïu dït apɛi ke pïu ë pïu yiic, 0.23 mol/L, yök në pïu yiic në CEM/AEM yiic, në kë yenë pïu ë pïu yiic cak në pïu yiic. Tɛ̈n yenë formic acid tɔ̈ thïn në AEM yic ee rot lac dhuɔ̈kciɛ̈ɛ̈n të cenë thiɛk de AEM rot juak, ku kän ee käjuëc ye röt gël në gɛ̈ɛ̈r de käjuëc yiic nyuɔɔth ku ye pïu lik ke formic acid cɔk lɔ piny në kë yenë kek röt dhuɔ̈kciɛ̈ɛ̈n. Thura 3 f ku g aye pH nyuɔɔth ku thëm de formic acid tɔ̈ në thëm de cathode yic ye bɛ̈n në thëm de thëm de thëm ku thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm, në tök. Na cï AEM thök, ke pïu ë formic acid thiääk kenë pïu ë pïu yiic, ku pH de pïu ë pïu yiic ee rot juak. Ku na yïn ya, ke kä thiek apɛi ke AEM aye käjuëc ke ohmic määr bɛ̈i, ku ka thiekiic apɛi agokë acid ya gël agokë ya lɔ dhukciɛ̈ɛ̈n në cathode yic ku bïk aciëëk ke FE ya cɔk lɔ tueŋ apath. Në thök, juɛ̈k-juɛ̈k de AEM dït agut cï 80 μm acï FE >75% bɛ̈i tënë pïu ë pïu ë <2 V ku 300 mA/cm2 tënë 25 cm2 ë pïu ë pïu.
Ku bï thëm de thëm de thëm de thëm de PECM kënë them, ke thëm de thëm de thëm de thëm acï tɔ̈ɔ̈u në 200 mA/cm2 në thɛɛr kaa 55. Kä cï bɛ̈n bei ëbɛ̈n aacï keek nyuɔɔth në Thura 4 yic, ke kä cï bɛ̈n bei në thɛɛr tueŋ kaa 3 cï keek nyuɔɔth në Thura S3 yic. Të luui ë Pt/C ë thäät ë thäät, ke thäät ë thäät ë thäät ë 30 min tueŋ (Thöŋ S3a). Në thɛɛr juëc yiic, ke thëm de pïu ë thëm acï döŋ ke cïï rot waar, ku gɛ̈më thëm de thëm de 0.6 mV/h (Thiɛ̈ŋ 4a). Në jɔ̈k de thëm, PV de pïu cï keek määt yiic në anode yic aye 76.5% ku PV de pïu cï keek määt yiic në cathode yic aye 19.2%. Në thaa tueŋ de thëm cï tëëk yic, ke FE de pïu acï lɔ piny agut cï 13.8%, ku ye nyuɔɔth ke pïu cï röt looi acï röt juak. Ku na yïn ya, ke thëm de pïu ë pïu yiic në ajuɛɛr yic acï lɔ piny agut cï 62.7% në thaa tökic, ku thëm de pïu ë pïu yiic acï rot juak në ciin de zero në jɔ̈k de thëm yic agut cï 17.0%. Në thɛɛr kɔ̈k yiic, ke FE de H2, CO, acid de pïu ku jɔl ya ciin de pïu ë pïu yiic acï döŋ ke cïï rot ye waar në thɛɛr ke thëm yiic. Ku ëcï rot juak në thɛɛr tueŋ yiic alëu bï ya tɔ̈ ke cï rot määt në PCEM/AEM yic. Cït mɛn yenë tɔ̈c de formic acid rot juak, acie jäl në pïu yiic yetök, ku ka ye röt tɛkpiny në FEM yic yetök ku leer në Pt/C anode yic. Në kë yenë formic acid ya pïu tɔ̈ në 60°C yic, ke mɛ̈ɛ̈të yic de käŋ ee kä dhal kɔc ya cɔk lɔ tueŋ ku ye pïu cɔk lɔ tueŋ apath në pïu yiic.
a Cël völtäj vërsïs thëm (200 mA/cm2, 60 °C). Kë cï tääu thïn ee thura de kä ye tïŋ ke kä thiik ke MEA nyuɔɔth keke EM cï wec. Thëm de thëm: 300 μm. b Përïtï PE änd förmïc acïd äcïd förmïc ät ändë 200 mA/cm2 yë pt/C anödë.
Tɛ̈n ë thëm de kä ye nyuɔɔth në jɔ̈k de thëm (BOT) në thɛɛr ke guiɛ̈ɛ̈r ku në thök de thëm (EOT) në 55 h de thëm de thëm cï thök acï ŋic në luɔɔi de nano-X-ray cï thëm de thëm (nano-CT), cït mɛn cïnë ye nyuɔɔth në Thura 5 a yic. Kë ye nyuɔɔth de EOT anɔŋ kë dït apɛi ye käŋ cɔk loi röt ku nɔŋ ciɛɛl de 1207 nm të thööŋë yen kenë 930 nm tënë BOT. Athuɔ̈ɔ̈r ke kä thith yenë käŋ tïŋ në ɣän col yiic (HAADF-STEM) ku kä cï bɛ̈nbei tënë kä ye käŋ tïŋ në riɛl yiic (EDS) aye kek nyuɔɔth në Thura 5b yic. Ku kë ye käŋ cɔk loi röt në BOT yic anɔŋic kä thi kor ku jɔl ya kädït kɔ̈k peei ye kek määt yiic, në baŋ de EOT yic, ke kë ye käŋ cɔk loi röt alëu bï ya tek yic në ɣän wääc yiic kaarou: töŋ de kek ee naŋ kä thi kor apɛi ku dɛ̈të ee naŋ ɣän juëc ke porous. Numër de kä thiik tɔ̈ thïn. Thura de EDS ee nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke kädït ril yiic aye naŋ Bi juëc, lëu bï ya Bi de adit, ku ɣän nɔŋ porous aye naŋ aliir dït apɛi. Na cï cell luui në 200 mA/cm2, ke riɛl rɛɛc de cathode abï Bi2O3 cɔk tɔ̈ piiny, cïmën cenë ye nyuɔɔth në kä cï kek yök në thɛɛr ke X-ray yiic cï kek lueel piiny ëtënë. Kä cï bɛ̈n bei në HAADF-STEM ku EDS yiic aye nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke Bi2O3 ee lɔ në ajuɛɛr de thök yic, ye keek cɔk määr në aliir ku bïk röt mat në kädït ke adit yiic. X-ray ë tɛ̈ɛ̈k ë käŋ ë BOT ku EOT ë thäät ë thäät ë thäät ë EDS ë thäät ë thäät ë thäät (Thöŋ. 5c): ë thäät ë Bi2O3 yenë ka cï yök ë thäät ë BOT, ku thäät ë bimetal acï yök ë thäät ë EOT. Acän ba kë ye rot looi de kë ye cɔl Bi2O3 deetic, ke atuɔ̈c acï wuɔ̈ɔ̈c tënë kë ye rot liep thok (+0.3 V vs RHE) agut cï -1.5 V (vë RHE). Acï tïŋ ke Bi2O3 acï rot jɔɔk bï dhuɔ̈kciëën në -0.85 V thiääk kenë RHE, ku dhukciëën de riɛl de thäm ɣer në baŋ ciɛɛl de spectrum ee nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke adit Bi acï dhuɔ̈kciëën në 90% de RHE në -1.1. V ë RHE (Thër 5d). Ke cïï lui në luɔɔide yic, ke käjuëc cï kek lɔc në cathode yic acie röt ye waar, cïmën cenë kek ya lueel në H2 ku CO FE ku jɔl ya luɔɔi de formic acid, agut cï na cɔk ya naŋ käjuëc ye röt geer në tɛ̈n yenë cathode rot luɔɔi thïn, tɛ̈n yenë käŋ cɔk lɔ tueŋ, ku jɔl ya tɛ̈n yenë kek luɔɔi thïn.
a Käŋ kaa diäk ke thëm de thëm de thëm ku tekpiny de thëm de thëm cï yök në luɔɔi de nano-X-ray CT. Thëm kë: 10 μm. b Kë tɔ̈ nhial 2: Thuraa ke HAADF-STEM ke kä ye käŋ cɔk bɔ̈ nhial ke BOT ku EOT. Kë yenë them: 1 μm. Kë tɔ̈ piiny 2: Athuɔ̈ɔ̈r ke HADF-STEM ku EDX cï kek juak yiic ke kë yenë EOT cɔk loi rot. Thëm kë: 100 nm. c X-ray ë thäät ë thäät ë BOT ku EOT ë thäät ë thäät. d Në thɛɛr ke X-ray ë yök de Bi2O3 ë 0.1 M KOH ke ye luɔɔi de kë lëu bï rot looi (0.8 V agut cï -1.5 V thöŋ ke RHE).
Acän ba kä lëu bïkë mac cɔk lui apuɔth ke formic acid gël, kën ye cɔl H2 kën ye cɔl electrode acï luɔ̈ɔ̈i bïnë kë ye mac cɔk määr yök39. Në thëm de thëm de thëm tɔ̈u piiny në 500 mA/cm2, thëm de thëm de cathode ee döŋ piny de -1.25 V. thëm de thëm de anodic acï tek yic në biäk dït kaa rou: thëm de thëm de thëm de thëm HOR ku thëm de thëm de thëm de thëm HOR 40 cï thɔ̈ɔ̈ŋ në kë cï them wënthɛɛr tënë biäk de Bulter-V. acïd. Në kë yenë käjuëc ye röt looi amääth të thööŋë kek kenë HOR41, ke ciin thiin de kä ye röt looi në anode yic alëu bï käjuëc ya cɔk juak röt në anode yic. Kä cï bɛ̈n bei aaye nyuɔɔth lɔnadɛ̈ ke gël de pïu cï thök ë pïu yiic alëu bï pïu thiääk ke 500 mV ë pïu yiic nyaai.
Të them ë thööŋë, thëm de pïu cï keek nyaai (DI) tën lɔŋ anode acï wuɔ̈ɔ̈c bï pïu cï bɛ̈n bei thïn ke formic acid cuɔtpiny. Thura 6b ku c aye FE nyuɔɔth, tɔ̈u de pïu ë pïu yiic, ku pïu ë pïu yiic ke ye luɔɔi de DI ë pïu yiic në 200 mA/cm2. Cït mɛn cenë pïu cï kek tääu në pïu yiic ya juak në 3.3 mL/min agut cï 25 mL/min, ke pïu cï kek tääu në anode yic aacï röt bɛ̈n dhuɔ̈kciɛ̈ɛ̈n në 0.27 mL/L agut cï 0.08 mL/L. Të thööŋë yen, ke luɔɔi de dhöl cï looi në Xia et al. 30 ë 1.8 möl/L ë 200 mA/cm2. Kuɛ̈ny ë pïu yiic ee FE de pïu ë pïu yiic cɔk piath ku ye FE de H2 cɔk tɔ̈ piiny në kë yenë pïu ë pïu yiic ya dhuɔ̈kciɛ̈ɛ̈n në kë cenë pïu ë pïu yiic ya dhuɔ̈kciɛ̈ɛ̈n. Kë cï dhuɔ̈kciëën de pïu tɔ̈u në pïu yiic në DI dït apɛi acï pïu yiic nyaai ëya dɛ̈t, ku kën ee pïu tɔ̈u në pïu yiic ëbɛ̈n cɔk tɔ̈u piiny në 1.7 V në 200 mA/cm2. Tɛ̈m de battery ee luɔɔi ëbɛ̈n riɔ̈ɔ̈k ëyadɛ̈, ku kä cï bɛ̈nbei thïn aye nyuɔɔth në Thura S10 yic. Ku na yïn ya, ke thuɔ̈ɔ̈r ye tɔ̈ në PCEM yic alëu bï many ya cɔ̈kpiny agonë ​​acid ya cɔk lɔ tueŋ apath, agut cï luɔɔi de kä ye aliir cɔk lɔ tueŋ apath ku bïk ya luui në adit yiic.
a Tɛ̈k-tɛ̈k de pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë H2 ë pïu ë pïu ë 60 °C, Pt/C pïu ë pïu ë pïu ë 80 μm AEM. b FE ku pïu cï keek määt yiic cï keek määt yiic në 200 mA/cm2 ke luui ë pïu wääc yiic cï keek tääu në pïu yiic. c Na cï anode määt yiic në thɛɛr juëc yiic, ke pïu ë pïu yiic aye 200 mA/cm2. Kä cï röt wuɔ̈ɔ̈c aye kä wääc ke thëm wääc kaa diäk nyuɔɔth. d Aciëŋ thiin ë ɣɔɔc cï tek yic në luɔi në pïu juëc cï keek tääu në pïu yiic ke luui ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu. (*: Kë thiin koor yenë mac tääu në aliiric yic aye thɔ̈ɔ̈ŋ ke ye 10 M FA, wëu yenëke mac tääu në cirkat yiic ee $0.068/kWh, ku pïu tɔ̈ në aliiric aye $4.5/kg. $0.03/kWh, ku thëm cï gɔ̈t ë thëm ë 85 wt% FA.
Athör ë thëm de teknologï (TEA) acï looi bï wëu lik ke ɣɔɔc de kä cï ke mat yiic ke jaath yök në thɛɛr juëc ke luɔi yiic, cït mɛn cïnë ye nyuɔɔth në Thura 5d yic. Dhöl ku wël ë yök ë TEA alëu bïk yök në SI yic. Na ye LC tɔ̈ në anode exhaust yic dït, ke cɔk ya tɔ̈ ke dït apɛi në cell voltage, ke wëu kedhiɛ ke mɛ̈ɛ̈t de jaath aye kek tääu piny në kë cenë wëu ke tɛ̈ɛ̈k de käŋ ya tääu piny. Na ye kë ye cɔl formic acid cɔk tɔ̈ piiny në yïknhial de kä ye käŋ cɔk loi röt ka teknologï de käŋ, ke mɛ̈ɛ̈t de kä ye mac cɔk tɔ̈ piiny (1.66 V) ku jɔl ya kä juëc ke FA në pïu yiic (10 M) abï wëu yenëke mac looi ya tekic agut cï wëu kaa 0.74 ke US dollars/kg (ye tɔ̈ në karaba yic). thööŋ) $0.068/kWh ku $4.5/kg hïdrögën42. Ku na yïn ya, ke mɛ̈ɛ̈të yic kenë wëu bï kek ya tääu në akälciɛ̈ɛ̈n yiic ke mac ye bɛɛr looi në $0.03/kWh ku pïu cï kek tääu në pïu yiic ke ye $2.3/kg, ke pïu cï riääk ke FA aye kek dhuɔ̈kciɛ̈ɛ̈n agut cï ciin de 1.3 tiim, ku kän acï wëu bï kek ya looi në akër ya yök ke ye US$0.66/kg43. Yen ee thɔ̈ɔ̈ŋ kenë wëu ke ɣööc ëmɛn. Ku na yïn ya, ke luɔɔi bï ya looi në akälciɛ̈ɛ̈n abï ya luui në käke electrode ku jɔl ya kä cï kek yïk yiic ago anodization ya tekic ku bï luɔɔi ya cɔk loi rot në mac tɔ̈ piiny ago LC dït ya cak.
Në wël lik yiic, ɣok acï käjuëc ke zero-gap MEA cï kek looi ya puɔ̈ɔ̈c agonë ​​CO2 ya dhuɔ̈kciɛ̈ɛ̈n në acid de formic yic ku luelku kë bï ya looi nɔŋic käjuëc ye röt waar në bipolar acid yiic agut cï käjuëc ye röt waar yiic (PECM) ago käjuëc ye röt waar ya cɔk lɔ tueŋ ago acid ya cɔk lɔ tueŋ apath. . Yen ajuɛɛr kënë ee >96% de pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë 0.25 M (në pïu ë pïu ë pïu ë 3.3 mL/min). Në DI dït ë pïu ë pïu (25 mL/min), ë tɛ̈ɛ̈u ë pïu ë pïu ëmɛn ë >80% FE ë 200 mA/cm2 ë 1.7 V ke luui ë 25 cm2 ë pïu ë pïu ë pïu. Në thëm de DI tɔ̈ ciɛɛl (10 mL/min), ajuɛɛr de PECM acï mac cɔk tɔ̈u ku thëm de FE dït apɛi në 55 h de them në 200 mA/cm2. Kë dïït cïï rot ye lac waar ku kä ye kek lɔc ye kek yök në kä ye kek ɣaac wei yiic ku jɔl ya käjuäc ke polymeric membrane alëu bï kek ya juak yiic të mɛtë kek kenë kä ye kek cɔk loi röt në karaba yic. Luɔɔi dɛ̈t bï bɛ̈n tueŋ abï nyin tïït në cökpiny de käke luɔɔi, kuɛ̈ny de kä ye käŋ cɔk loi röt, ku luɔɔi de MEA bï formic acid cɔk tɔ̈u piny, bï kä juëc ye bɛ̈n bei në mac yic cɔk tɔ̈u piiny. Dhöl kɔ̈c yic yenë aliir cɔl formic acid luɔ̈ɔ̈i cï nyuɔɔth ëtënë ee kä wïc kek ke ɣän ke aliir ku kä ye catholyte, käke sandwich, ku jɔl ya käjuëc kɔ̈k peei nyaai, ku kän ee riɛl de cell juak ku bï ajuɛɛr ril yic ya cɔk tɔ̈ piiny, ku ye käŋ cɔk piɔlic bï kek ya them. Kë cï lueel de ajuɛɛr ee ɣän ke yïŋ de kä bï bɛ̈n tueŋ ke tëët ku wëu ke CO2 waar yiic bɛ̈i.
Ke cïn kë cï lueel, käke thëm de chemical ku käke pïu ëbɛ̈n aake cï keek luɔ̈ɔ̈i cït mɛn cïnë keek yök. Kë yenë käŋ cɔk loi röt (Bi2O3, 80 nm) acï ɣɔɔc tënë US Research Nanomaterials, Inc. Kë ye cɔl N-propanol (nPA) ku pïu puɔth apɛi (18.2 Ω, ajuɛɛr de pïu puɔth apɛi A10) aacï keek ɣɔɔc tënë Millipore Sigma. ACS cï gam ke mɛ̈th ku acetone aye keek ɣɔɔc tënë VWR Käm BDH® ku Käm Fisher, ë ke thöŋ. Kë cï liääp ke pïu cï liääp ke pïu cï liääp ke pïu cï liääp ke pïu cï liääp ke 1:1 në thëm bï pïu cï liääp ke pïu cï liääp kenë pïu cï liääp ke 6.5 wt.%. Tääu ë pïu ë thäät ë thäät ë thäät ë 20g Bi2O3, pïu ë thäät ë thäät, nPA ku ë thäät ë thäät ë 30ml ë thäät. Kë cï looi anɔŋic 30 wt.% de kë ye käŋ cɔk loi röt, kën dït apɛi de kë ye käŋ cɔk loi rot 0.02 ku kën dït apɛi de miääu tënë pïu 2:3 (40 wt.% nPA). Tɛ̈ këc ë thök ë thök, 70g ë Glen Mills 5mm ë thök ë thök ë thök ë thök ë thök. Kä cï keek them aacï keek tääu në thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de thëm de 80 rpm në thɛɛr kaa 26. Lɛ̈k ink bï rëër ë minit ka 20 ke yïn këc tääu thïn. Bi2O3 ink acï tääu në kë yenë käŋ tääu thïn yetök (QPI-AFA6800) ke luui 1/2′′ x 16′′ ë thëm de thëm de thëm (RD ë thëm – 60 mil thëm) në 22°C. 5 mL de ink ye käŋ cɔk bɔ̈ bei acï tääu në kë ye aliir ë 7.5 x 8 inch ë Sigraacet 39 BB ë pïu ë pïu yiic (tɔ̈ɔ̈u de pïu ë pïu yiic) në tɛ̈ɛ̈u ë pïu yiic në thëm cï tääu ë 55 mm/sec. Tääu ë kä cï keek thiɔ̈ɔ̈ŋ käkë yiic në adin de mac yic ku cɔk riɛl në 80 °C. Aguiɛɛr de gël de rod ku thuraa ke gël de GDE aye nyuɔɔth në Thura S4a ku b. Kë yenë käŋ tïŋ në pïu yiic (XRF) acï yök ke kë cï tääu në GDE yic ee 3.0 mg Bi2O3/cm2.
Në kë de tɛ̈ɛ̈k de kä cï kek määt yiic nɔŋic kä ye anion waar yiic (AEM) ku CEM cï wec. Nafion NC700 (Kë ye cɔl Aciëŋ, USA) nɔŋ thiɛk de 15 μm acï luɔ̈ɔ̈i ke ye kën CEM. Kë yenë käŋ cɔk loi röt acï bɛ̈n ya wɛɛc në FEM yic kenë ciin de 0.83 ku jɔl ya të yenë käŋ thiɔ̈ɔ̈ŋ thïn në 25 cm2. 10E50E, TANAKA adit ë thäät ë thäät) ë thäät ë 0.25 mg Pt/cm2 acï luɔ̈ɔ̈i ke ye kën ë thäät ë thäät ë thäät. Nafion D2020 (Riɛl de Ion, USA) aye luɔ̈ɔ̈i ke ye kën ye käŋ cɔk loi röt. CEM ë thëm aye looi në thëm de thäm wääc në bidiö de CEM në kaam de 3mm. Käk ë thäät ë thäät ë thäät ë thäät ë thäät ë S12b ku c. Në luɔɔi de X-ray cï looi në thëm de thëm, acï yök ke thëm de thëm de thëm de thëm ee 32.6 μm, cït mɛn cïnë ye nyuɔɔth në Thura S12d ku e. Në thɛɛr ke mɛ̈ɛ̈t de käŋ yiic, ke kë yenë käŋ cɔk loi röt acï bɛ̈n tääu në wereŋ de Toray nɔŋ 25 cm2 yic (5 wt% de PTFE cï looi, në Tɔ̈ɔ̈u de Käke Jaath, në USA). AEM ë thëm (PiperION, Versogen, USA) nɔŋ dït de 25, 40 wala 80 μm acï tääu në CEM nhom ku jal yaa GDE cathode. AEM acï tɛ̈ɛ̈m në 7.5 × 7.5 cm bï ɣän ke pïu ëbɛ̈n kum ku tɛ̈ɛ̈u ë pïu yiic në 1 M ë pïu yiic ke këc määt yiic. Kä ye cɔl anode ku cathode aye käke PTFE luɔ̈ɔ̈i ye dït apɛi bïkë GDE puɔth apɛi yök ke ye 18%. Käk ë thäät ë thäät ë thäät ë thäät ë thäät ë thäät ë S12a.
Në thɛɛr ke them yiic, ke kä cï kek määt yiic aacï kek ya muk në 60 °C (30, 60, ku 80 °C në puɔ̈ɔ̈c de tɔ̈c yic) kenë 0.8 L/min de aliir cï bɛ̈n ya tääu në kë yenë käŋ tääu thïn yic ku jɔl ya 2 L/min de aliir cï bɛ̈n ya tääu në kë yenë käŋ tääu thïn yic. Käke aliir ke anodic ku aliir ke cathodic aake cï keek tääu në 100% de aliir thiääk kenë aliir ku 259 kPa aliir de aliir abɛ̈n. Në thɛɛr ke luɔɔi yic, ke pïu ke aliir ke cathode aye liääp kenë 1 M KOH në thëm de 2 mL/min ago luɔɔi de aliir de cathode ya cɔk loi rot ku jɔl ya pïu ke ionic. Mix ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë 10 ml/min bï pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu. Käk ë thäät ë thäät ë thäät ku thäät ë thäät aye nyuɔɔth në Thura S5 yic. Aliir ye bɛ̈n bei në cathode yic anɔŋic CO2 ku ye CO ku H2 bɛ̈i. Aciëŋ de pïu aye nyaai në kë yenë pïu tääu në pïu yiic (kë ye pïu tääu në pïu yiic në 2°C). Gas cï döŋ abï kuɔ̈ɔ̈t yiic bï thää ke gas thɔ̈ɔ̈ŋ. Anode ë jäl abï tëëk ëya dɛ̈t në kën ë pïu ë pïu yiic bï pïu ë pïu yiic tek yiic tënë aliir. Pïu cï riääk aabï keek määt yiic në kä cï keek tääu në pïu yiic ku bï keek caath në luɔɔi de pïu cï keek tääu thïn bïkë formic acid cï looi thɔ̈ɔ̈ŋ. Thëm de käke karaba acï looi ke luui kë ye cɔl Garmy (namba yenë käŋ tïŋ 30K, Gamry, USA). Ke thëm de thëm de thëm de thëm këc them, kën acï tääu në thɛɛr kaa 4 në kaam de 0 agut cï 250 mA/cm2 ke luui thëm de thëm de thëm de thëm de 2.5 mA/cm2. Kä cï röt gölic aye keek yök në kueer de galvanostatic keke cell cï muk tën kën tɔ̈u ëmɛɛn në minit kaa 4 ke aliir de cathode ku pïu ke anolyte këc keek lööm.
Wɔ ye kë ye cɔl hydrogen luɔ̈ɔ̈i në MEA yic bï kë ye cɔl cathode ku kë ye cɔl anodic tek thook. Tɛ̈n yenë käŋ thɔ̈ɔ̈ŋ thïn acï nyuɔɔth në Thura S6a yic. Aciëŋ de Nafion (Nafion 211, IonPower, USA) acï luɔ̈ɔ̈i ke ye kën ë pïu ë pïu ë MEA ku kën ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu. Töŋ de thök de Nafion acï thɔ̈ɔ̈ŋ ke 1 cm2 aliir ye tɛ̈ɛ̈k yic (GDE) cï thiɔ̈ɔ̈ŋ ke 0.25 mg Pt/cm2 (50 wt% Pt/C, TEC10E50E, TANAKA Kä thiekiic) cï tääu në wereŋ de 29BC de aliir yic (Aciëŋ de Jaath USA). ). Käk ë thäät ë thäät (PEEK) aye keek luɔ̈ɔ̈i bïk aliir thiɔ̈ɔ̈ŋ ku bïk yök ke puɔth në kaam de GDE ku Nafion strips, ku bïk thäät ë thäät ë thäät ë thäät ë thäät ë thäät ë thäät ë thäät ë thäät. Ku thök dɛ̈t de thëm de Nafion acï thiääk kenë thëm de CEM cï bɛ̈n bei. Thura S6b ee thëm de thëm de thëm de thëm de thëm cï mat kenë MEA nyuɔɔth.
Na cï aliir ë bɔ̈ bei tëëk në kë yenë aliir tääu thïn ku aliir-pïu tek yiic, ke aliir ë pïu aye keek lööm tënë cathode. Aliir cï määtiic acï caath në thɛɛr kaa diäk ke luui 4900 Micro GC (10 μm kën yenë käŋ thɔ̈ɔ̈ŋ, Agilent). Kä cï them aacï keek määtiic në kä juëc cï keek looi ke aliir cï looi SupelTM (Sigma-Aldrich) në thaar cï lueel (thɛɛr kaa 30) ku tɛ̈ɛ̈uë keek në kën yenë aliir thɔ̈ɔ̈ŋ në thɛɛr kaa rou ke mɛ̈ɛ̈të yic. Aciëŋ de tɔ̈ɔ̈u acï tääu në 110°C. Aliir tök (CO) ku aliir (H2) aacï keek tek thook në kë cï tuɔ̈c (105 °C) cï tääu në aliir yic (28 psi) 10 m MS5A mɛ̈c ke luui argon (Aliir cï Mathëson-Aliir cï Juiir) ke ye aliir ye käŋ muk. Käk ë thäät käk aye keek yök në luɔɔi de kën ë thäät ë thäät ë thäät (TCD) cï yïk. GC thëm de käŋ ku CO ku H2 thëm cï gölic aye nyuɔɔth në Thura S7 yic. Kä cï keek yök ke pïu ë pïu yiic aacï keek määt yiic tënë anode në thaar cï lueel (120 thëm) ku thëm keek në 0.22 μm PTFE thëm de pïu yiic në 2 mL ë pïu yiic. Kä ye pïu yök në käke pïu yiic aacï keek caath në luɔɔi de ajuɛɛr de pïu dït apɛi (HPLC), wën yenë 20 μl de kä ye them tääu thïn në kë ye käŋ them yetök (G5668A) keke kën ye cath de 4 mM sulfuric acid (H2SO4). ) në 0,6 ml/mïn (pömb köätërnärï G5654A). Kä cï kek looi aake cï kek tek yiic në kë cï tääu në mac yic (35°C, kë yenë mac tääu në mac yic) cï tuɔɔc në kë yenë mac tääu në mac kɔ̈u. Acid de Formic acï yök në luɔɔi de kë ye käŋ yök (DAD). në thëm de 210 nm ku thëm de 4 nm. Kë yenë käŋ tïŋ në HPL yic ku jɔl ya kë yenë käŋ thɔ̈ɔ̈ŋ në käŋ yiic aye kek nyuɔɔth në Thura S7 yic.
Kä ye yök në aliir yic (CO ku H2) FE aye keek yup në luɔɔi de kë ye yup, ku ciin de moles ke aliir aye keek yup në luɔɔi de kë ye yup de aliir puɔth:
Në ke yiic: \({n}_{i}\): ciin de käke karaba tɔ̈ në thëm de karaba yic. \(F\): Kë cïï rot ye waar de Pɛ̈rädëy. \({C}_{i}\): HPLC pïu ë pïu ë pïu ë pïu ë pïu. \(V\): thëm de pïu cï keek määt yiic në thaar cï tääu t. \(j\): thëm de thëm de thëm. \(A\): Tënë gëömörïc öf ëlëktrödë (25 cm2). \(t\): thɛɛr ke thëm. \(P\): prësër absölüt. \({x}_{i}\): Möl ë buɔtic de aliir cï yök në GC. \(R\): aliir ë thäät. \(T\): tɛ̈ɛ̈m.
Kë yenë käŋ määt yiic acï them në luɔɔi de kä ye röt mat ke kä ye röt looi në aliiric (ICP-OES). Kä lëu bïk röt ya tääu në anode yic aye Ti, Pt, Bi ku jɔl ya K. Ke cie K, ke kä kɔ̈k peei aake tɔ̈ piiny në thök de yök yic. Loi ions në kë cï yök yic ku wɛɛr anode bïk röt mat kenë protons ka kä kɔ̈k peei. Ku na yïn ya, ke piath de pïu ë pïu yiic alëu bï ya yup ke ye .
Formate/FA ë luɔi ee thööŋ de FA ë luɔi ë kWh ë mac ë thäät ë luɔi ë MEA ë thäät ë thäät, në mol/kWh. Aye yup ke thööŋë thëm de pïu ëmɛn, thëm de mac ku thëm de Faraday në ɣän ke luɔi yiic.
Yup ë thëm de pïu cï tääu në anode yic cït mɛn de thëm de pïu ëbɛ̈n. Käŋ kaadiäk ye mëën aye röt looi në cathode yic: jɔ̈k de pïu, dhukciëën de CO2 bï ya CO, ku dhukciëën de CO2 bï ya formic acid. Në kë nɔŋ ɣok ajuɛɛr de tɔ̈ɔ̈u de pïu në Anton yic, ke pïu ë FE alëu bï ke tek yiic në rou: tɔ̈ɔ̈u de pïu ku pïu ë pïu. Kë thöŋ de kä juëc alëu bï gɔ̈t ke ye:
Wek aacï GC luɔ̈ɔ̈i bïk thëm de pïu ë pïu ë pïu, pïu ë pïu, ku CO cï keek määt yiic në HPLC thɔ̈ɔ̈ŋ. Alëu bï ya ŋic ke kä juëc ke formic acid aake cï kek määt yiic në anode yic në luɔɔi de ajuɛɛr cï nyuɔɔth në Thura de S5 yic. Ciin de formate cï määtiic tën ɣön de cathode acie yic thiekic, ye thɔ̈ɔ̈ŋ ke ye käŋ kaa rou ke dït tɔ̈u piiny, ku ciin de kä tɔ̈u piiny në 0.5% de ciin de SC abɛ̈n.
Kë lɔtueŋ de cäth ye luɔ̈ɔ̈i ëtënë ee rot gɛɛi në luɔɔi thɛɛr cï looi në ajuɛɛr thöŋ34. Ajuɛɛr cï mat de kë ye yup de Poisson-Nerst-Planck (PNP) aye luɔ̈ɔ̈i bïnë pïu tɔ̈u thïn ku käke karaba yök në käke karaba ku käke karaba. Këjuëc de kä ye yup ku löŋ geometry aci gaam ë SI yic.
Ajuɛɛr kënë ee tɔ̈u në pïu yiic kaa bɛ̈t (\({{{{{{\rm{C}}}}}}}}{{{{\rm{O}}}}}}}_{2 \ciɛɛm ({{{{{\rm{aq}^}}}}}\cuëc)}\), \(r \ ({{{{\rm{O}}}}}{{{{{\rm{\rm{H}}}}}}^{-}\), \({{{{{\rm{ HCO}}}}}}}_{3}^{-}\), \({{{{\rm{CO}}3\}}}}_{{{\rm{CO}}}}}}_ ({{{\rm{HCOOH}}}}}}\), \({{{{\rm{HCOO}}}}}}}}^{- }\) ku \({{{{{\rm{K}}}}}}^{+_}\)), riɛl de karaba në kë de kä ye mac looi ku (Phi) {I kätödïk ëlëktrön cöndïvïtï. Käk ë thëm ë karaba ë thëm (\({\pï }_{A}\) ku \({\pï }_{C}\) ë tök). Në ye kën yic, ke kën karaba tɔ̈u ciɛɛl wala luɔɔi de tɛ̈k-tɛ̈k de kë ye tääu thïn aye yök, ɣän ke kë ye tääu nhial aye keek yök ke luui kë ye yup de Poisson; Ë kueer kënë ee ɣok puɔ̈l buk kä ye röt looi ke Donnan thɔ̈ɔ̈ŋ në CEM|AEM, CEM|Aciëŋ, ku AEM|Aciëŋ. Në yekënë kɔ̈u, ke wël ye kek tääu në mac yic (PET) aye kek luɔ̈ɔ̈i agonë ​​mac ya guiir në biäk de kä ye kek cɔk lɔ tueŋ ku jɔl ya kä ye kek cɔk lɔ tueŋ. Tënë ŋïny puɔth apɛi de kɔc cï athör gɔ̈t, luɔɔi kënë ee luɔɔi tueeŋ de PET nyuɔɔth në ajuɛɛr nɔŋ ɣän juëc ke charge.
Kä ye nyuɔɔth ke GDE BOT ku EOT aacï keek them ke luui Zeiss Xradia 800 Ultra keke tën bïï 8.0 keV X-ray thïn, kë ye lööm ku ɣän juëc ke ɣän, ku thura cï mat1. Thura kaa 901 aacï keek määt yiic jɔɔk në -90° agut cï 90° keke thaar cï keek nyuɔɔth në thɛɛr kaa 50. Bɛ̈n yïk acï looi ke luui kë ye käŋ tïŋ ciëën keke voxel dït de 64 nm. Cɛɛth de tɛ̈ŋ yic ku tɛ̈ŋ de kä thii cï kek tɛkpiny acï looi në luɔɔi de code cï gɔ̈t.
Kä yenëke kä thi kor tïŋ në karaba yic aye yen mat thïn ëbën agut cï bï MEAs ya tääu në epoxy resin yic agonë ​​kä thi kor ya tek yiic në kë yenë adit looi. Kë cï thɔ̈ɔ̈ŋ de MEA tök acï tɛ̈ɛ̈m në thëm de 50 agut cï 75 nm. Kë yenë kä thi kor tïŋ ke Talos F200X (Kë ye cɔl Thermo Fisher Scientific) acï luɔ̈ɔ̈i ke ye kën yenë kä thi kor tïŋ (STEM) ku kä ye riɛl tɛk piny ke X-ray tïŋ (EDS) them. Kë yenë käŋ tïŋ ee tɔ̈ ke nɔŋ ajuɛɛr de EDS Super-X nɔŋ käŋ kaa 4 ke SDD cïn awër ku ye luui në 200 kV.
Käke pïu cï röt tɛkpiny ke pïu cï röt tɛkpiny (PXRD) aacï keek yök në kë yenë pïu röt tɛkpiny në Bruker Advance D8 keke käke pïu cï röt tɛkpiny kenë Ni cï keek juiir ke Cu Kα ye luui në 40 kV ku 40 mA. Të yenë käŋ caath thïn ee jɔk në 10° agut cï 60°, ku jɔl ya tɛ̈n yenë kek luɔɔi thïn ee 0.005°, ku tɛ̈n yenë wël lac yök thïn ee thaŋ tök në kueer tökic.
RAS tɔ̈ në thök de Bi2O3 Bi L3 yic acï them ke ye luɔɔi de kä lëu bïk röt looi në luɔɔi de cell cï looi baai. Bi2O3 ë thäät ë thäät ë thäät acï looi ke luui 26.1 mg Bi2O3 cï liääp kenë 156.3 μL ë thäät ë thäät (6.68%) ku ë thäät ë 1 M KOH, pïu (157 μL) ku miääu ë thäät (104 μL) ë thäät ë thäät yök. Kë ye käŋ cɔk loi röt ee 0.4. Kë cï gɔ̈t acï tääu në wereek ke graphene yiic në ɣän cï rɔ̈t gɔ̈l yiic (10×4 mm) agut cï bï kë ye käŋ cɔk loi röt cɔk ɣet 0.5 mg/cm2. Kä kɔ̈k ke graphene aye kek thiɔ̈ɔ̈ŋ në Kapton ago ɣän käkë ya tek thook tënë kä ye kek tääu në karaba yic. Kë cï tääu në graphene yic acï bɛ̈n tääu në kaam de PTFEs kaarou yiic ku ka cï bɛ̈n tääu në guöp de raan yic (PEEK) në kä yenëke käŋ tääu në ke kɔ̈ɔ̈th, Thura S8. Hg/HgO (1 M NaOH) acï luui ë kën ë thëm ë thëm, ku wereŋ ë thëm ë thëm. Hg/HgO kën yenë käŋ tïŋ acï them në luɔɔi de abil de platinum cï tääu në pïu yiic cï thiäŋ në 0.1 M KOH bï kä cï them abɛ̈n waar yiic bïk yaa kën yenë käŋ dhuɔ̈kciëën (RHE) them. XRD ë thëm acï yök në thëm de thëm de Bi2O3/kä ye luui në thëm de thëm cï tääu në 0.1 M KOH yic, cï tääu në mac yic agut cï 30 °C. Kë ye pïu cɔk cath në battery yic, ke pïu ye lɔ thïn në cell yic ku pïu ye bɛ̈n bei në cell yic nhial ago pïu ya yök kenë pïu ye pïu cɔk bɔ̈ bei të cenë bubbles röt looi. A CH Käke 760e käke luɔi aye luɔ̈ɔ̈i bï käke luɔi de käke karaba mac. Kë lëu bï rot looi aye kën lëu bï rot liep thok: -100, -200, -300, -400, -500, -800, -850, -900, -1000, -1100, -1500 ku +700 mV ye rot gɛɛi në RHE. Käk ë iR ëbɛ̈n acï keek tääu ë dhöl yic.
Bi L3 thök (~13424 eV tënë adit ke Bi) kën ye cɔl X-ray lööm apuɔth (XAFS) kën ye ɣɛɛr tïŋ acï looi në kueer 10-ID, Kë cï lɔ tueŋ de Aɣëër (APS), Tënë Luɔɔi de Käke Luɔɔi ke Argonne. Të yenë käŋ them thïn në baai yic. Kë nɔŋ käŋ kaa rou ke Si(111) ye käŋ cɔk liɛɛr keke pïu cï liääp acï luɔ̈ɔ̈i bï riɛl X-ray looi, ku maraya cï thiɔ̈ɔ̈ŋ në rhodium acï luɔ̈ɔ̈i bï kä tɔ̈u thïn cɔk thök. Käke thëm aye wuɔ̈c jɔɔk në 13200 agut cï 14400 eV, ku ɣɛɛr ye bɛ̈n bei thïn aye them në luɔɔi de 5 × 5 de kë ye cɔl PIN de kë yenë käŋ thɔ̈ɔ̈ŋ ke cïn kä ye käŋ dhiim wala kä ye käŋ thɔ̈ɔ̈ŋ. Kë cïn guɛw ye tëëk në këde rou yic aye them në 13271.90 eV në L2 thök de Pt. Acän thiɛk de käke karaba, acïï rot ye lëu bï thëm de käke karaba them në thaar töŋ. Ku na yïn ya, ke kä cï kek yup ke thëm-në-thëm ye röt waar në riɛl de X-ray yic ee ±0.015 eV ye rot gɛɛi në thëm ye dhuɔ̈kpiny në thëm yic. Thiɛk de Bi2O3 layer ee thök de thök de thök de thök de thök ë thök ë thök ë thök ë thök; electrodes aye të tɔ̈u yen thïn muk thiääk keke kë cï rot looi ku kë ye käŋ yök, ye kä ye tïŋ abɛ̈n looi bïk thöŋ. Kë thiɔ̈k ke XAFS acï luɔ̈ɔ̈i bïnë tän de kä ye röt looi ku käke kïïmkol ke bismuth yök të thööŋë keek keke ɣän ke XANES ke Bi ku Bi2O3 ke luui ë thäm cï mat kenë lööŋ ke Athena (kë cï looi 0.9.26). në kööd ïfëffït 44.
Kä cï yök ye thööŋ tɔ̈ në ye athöör kënë yic kuɔɔny ku kä kɔ̈k cï keek yök në ye piööc kënë yic aye yök tënë raan ë gɛ̈t athöör thöŋ ke kë wïc.
Crandall BS, Brix T., Weber RS ​​ku jɔl ya Jiao F. Cɛɛth de käke wëu në ɣän ke wël ye kek bɛ̈i në wël yiic ke H2. Jaath de mac 37, 1441-1450 (2023).
Younas M, Rezakazemi M, Arbab MS, Shah J ku Rehman V. Tɔ̈ɔ̈u de aliir ye maŋök ku gɛ̈më yen: tɔ̈ɔ̈u de aliir ye cɔl formic acid në luɔɔi de kä thöŋ ku kä wääc ke kä ye röt looi. ë pinynhom. J. Gïdrög. Riny 47, 11694-11724 (2022).
Nïë, R. ku kɔ̈k. Lɔtueŋ thiɔ̈kë në gɛɛr de kä ye röt waar ke formic acid në kä wääc ye röt waar në adit yiic. AKS kätälög. 11, 1071–1095 (2021).
Rahimi, A., Ulbrich, A., Kuhn, JJ, ku jɔl ya Stahl, SS, ee kë ye cɔl Formic Acid cɔk tɔ̈ ke ye kë ye lignin cɔk tɔ̈ ke ye kë ye miɔ̈k arëët. Cäŋ 515, 249-252 (2014).
Thukul E. ku kɔc kɔ̈k. Acid de Formic ee luui ë ke ye kë thiekic tɔ̈ ciɛɛl tënë luɔɔi de CO 2. mangök. Kïïmïkal. 24, 8227-8258 (2022).
Zhou, H. ku kɔc kɔ̈k. Tɛ̈ŋ de kä cïï käŋ ye riɔ̈ɔ̈k (≤15 min) de kä pïr ye luui në pïu ye cath në pïu yiic agonë ​​kä ye cam ku lignin ya juak. Käm ku Käm 12, 1213-1221 (2019).
Cälbï, CH ku al. Cökpiny de dït de kë ye cɔl Cupriavidus në H16 në luɔɔi de wël ke tɛ̈n yenë käŋ cak thïn. Kä ye röt waar. atër. 75, 78–90 (2023).
Ishai, O. ku jɔl ya Lindner, SN Gonzalez de la Cruz, J., Tenenboim, H. ku jɔl ya Bar-Even, A. Bioeconomics de formates. kuer. Wɛ̈t cï lueel. Kïïmïkal. biology de kä pïr. 35, 1-9 (2016).