Пять лучших продуктов, изготовленных из переработанного углерода

Улавливание углерода — это не совсем то спасительное для планеты чудо, которое рекламируют его сторонники, многие из которых имеют долю в добывающих ископаемых энергетических отраслях. Тем не менее, уловленный и переработанный углерод проникает в некоторые удивительные новые потребительские товары, которые уменьшают потребность в добыче и извлечении из земли угля, нефти и природного газа. Бренды могут найти новые пути для расширения своего профиля в области устойчивого развития, принимая решения, которые могут помочь ускорить эту тенденцию.

Проблема с традиционным подходом к улавливанию углерода заключается в том, что он просто сводится к глобальному упражнению в вращении колеса, которое позволяет не снижать темпы добычи и использования ископаемой энергии.

По иронии судьбы улавливаемый углерод сегодня в основном используется на нефтяных месторождениях, где он используется для повышения производительности малопродуктивных нефтяных скважин.

К счастью, на рынке начинают появляться альтернативные варианты использования. Эти альтернативы могут помочь ускорить глобальную декарбонизацию, если они не компенсируются обычным бизнесом в области ископаемой энергии.

Область улавливания углерода добилась успеха в сфере высокой моды в декабре, когда глобальный ритейлер Inditex выпустил капсульную коллекцию вечерних платьев из переработанного углерода для своих магазинов Zara.

Элегантная и стильная линия стала возможной благодаря партнерству с фирмой LanzaTech, которая изобрела метод переработки углерода на биологической основе, в котором используются специально созданные микроорганизмы для переваривания переносимого по воздуху углерода из отходящих газов сталелитейных заводов и других источников. В результате получается Lanzanol, запатентованный бренд этанола.

Остальное было просто. Ланцанол подвергся основному нефтехимическому преобразованию в моноэтиленгликоль, который является сырьем для полиэфирной пряжи.

Возможно, наиболее изобретательное использование переносимого по воздуху углерода на сегодняшний день принадлежит компании Air Company, которая придерживается почти философского подхода к переработанному углероду, основываясь на предположении, что углерод есть углерод, независимо от того, какую форму он принимает.

Как оказалось, углерод играет большую роль в человеческой форме. По массе углерод является вторым наиболее распространенным элементом, составляющим человеческое тело по массе, и составляет 18,5 процента. Только кислород превосходит углерод на 65 процентов. Водород — самый распространенный элемент во Вселенной, но он занимает третье место — 90,5 процента. Остальные элементы составляют около дюжины элементов, состоящих в основном из азота и металлов.

Авиакомпания получает углерод из различных мест.

«Двуокись углерода (CO2), используемая в нашем процессе, улавливается традиционными ферментационными установками и заводами по производству технического спирта перед выбросом в атмосферу. CO2 поступает к нам в резервуарах после охлаждения, повышения давления и сжижения», — поясняет Авиакомпания.

На данный момент Air Company перечисляет водку, воздушный спрей, сахар и духи в свой список переработанного углерода. Другие обязательно последуют.

Появление сахара в продуктовой линейке Air Company может показаться неожиданным, но для многих ученых это не сюрприз. Исследователи знают, как создавать системы «искусственных листьев», которые воспроизводят фотосинтез — процесс, при котором растения используют солнечный свет и воду для преобразования углекислого газа из воздуха в сахара.

Они также знают, как преобразовать захваченный углекислый газ в монооксид углерода, который является строительным блоком для топлива и других промышленных продуктов.

На сегодняшний день процесс производства искусственных листьев основан на переработанном углероде, который уже был уловлен и выделен. Следующая задача — улавливать углерод прямо из воздуха, как растения.

В прошлом году исследователи из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США получили трехлетний грант в размере 4,5 млн долларов на демонстрацию нового искусственного листа, который может производить различные ценные химические вещества для топлива и пластмасс, смол и клеев.

Одной из основных задач в области вторичной переработки является создание конечных продуктов, отвечающих стандартам производительности. Это особенно сложно в области упаковки пищевых продуктов.

Компания NewLight недавно преодолела эту границу, получив одобрение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) на свой углерод-отрицательный пластик «AirCarbon».

Чтобы сделать AirCarbon, NewLight имитирует обитающие в океане микроорганизмы, потребляющие метан и углекислый газ. Организмы производят биоматериал под названием PHB, который можно расплавить и превратить в альтернативу коже, а также волокнам и пластикам.

Модный бренд компании Covalent в настоящее время занимается заменой кожи для сумок, кошельков и футляров с отрицательным выбросом углерода, а также пластика для очков, а бренд Restore производит соломинки с отрицательным выбросом углерода и столовые приборы.

Декарбонизация авиационной отрасли является серьезной проблемой. Батареи и топливные элементы могут (и, скорее всего, будут) питать небольшие самолеты на относительно коротких расстояниях в ближайшем будущем, но пока что биотопливо является единственным доступным вариантом для более крупных самолетов, которые летают на большие расстояния.

Однако появляется и другой вариант. Калифорнийская компания Twelve находится на пути к конкуренции с заинтересованными сторонами в области биотоплива для реактивных двигателей. Компания Twelve разработала систему электролизера для улавливания углерода, аналогичную электролизерам, используемым для извлечения «зеленого» водорода из воды. Добавляя в процесс углекислый газ из воздуха, Twelve использует зеленый водород и углерод для производства реактивного топлива и других продуктов.

Запатентованное топливо E-Jet компании Twelve было сертифицировано для использования ВВС США прошлым летом. Компания также сотрудничает с Pangaia для производства солнцезащитных очков из уловленного углерода, а также работает с Tide и Mercedes-Benz над моющими средствами и автомобильными деталями, изготовленными из уловленного углерода.

Общим знаменателем для всех пяти новаторов является использование уловленного углерода для производства самых разных продуктов, что снижает потребность в дальнейшей добыче первичного углерода из-под земли.

Пока эти рынки исчезающе малы, но они могут способствовать более крупным тенденциям, включая биопластики и переработку пластмасс, которые помогают снизить зависимость от традиционных нефтехимических продуктов.

Признаки повышенной активности уже проявляются. Например, Microsoft недавно дала толчок развитию отрасли, учредив фонд по переработке углерода следующего поколения стоимостью 1 миллиард долларов. Другим брендам, стремящимся присоединиться к тренду, придется действовать быстро, если они хотят закрепиться в авангарде.

Изображение предоставлено авиакомпанией

Продукты | Корпорация с активированным углем

Наш высококачественный активированный уголь подходит для растущего спектра применений в области охраны окружающей среды, промышленности, здоровья и безопасности. Мы предлагаем широкий ассортимент продукции с различными размерами и структурой пор, изготовленной из сырья, включая скорлупу кокосовых орехов, древесину и уголь.

Мы поможем вам выбрать лучший и наиболее экономичный активированный уголь для вашего проекта, согласовывая требования вашего применения с продуктом, который обеспечивает правильные физические и адсорбционные свойства. Выбор правильного углеродного носителя для вашего применения значительно повышает производительность, снижает частоту углеродных обменов и помогает снизить эксплуатационные расходы.

Carbon Activated производит и продает широкий спектр растворов с активированным углем для конкретных целей и применений в следующих основных группах продуктов:

Гранулированный активированный уголь (ГАУ)

Порошкообразный активированный уголь (PAC)

Уголь активированный гранулированный (ПК)

Нажмите здесь, чтобы узнать цену

США КОРПОРАТИВНЫЙ ОФИС

2250 S. Central Avenue

Compton, CA

Тел: +1(310) 885-4555 [email protected]

Склад в Комптоне | Калифорния, США

250 E. Manville Street

Комптон, Калифорния

Тел: +1(310) 885-4555 [email protected]

Стоктон | Калифорния, США

2365 Вигвам Драйв

Стоктон, Калифорния 95205

Тел: +1(310) 885-4555 [email protected]

Феникс | Аризона, США

902 Южная 27-я авеню

Феникс, Аризона 85009

Тел: +1(623) 606-5712 info@activatedcarbon. com

Хьюстон | Техас, США

1525 75th Street, Building #1

Хьюстон, Техас 77011

Тел: +1(281) 846-6702 [email protected]

Бласделл | Нью-Йорк, США

3774 Гувер Роуд,

Бласделл, Нью-Йорк 14219, США

Тел: +1(716) 677-6661 [email protected]

Гора Хоуп | Западная Вирджиния, США

319 Привод с активированным углем

Маунт-Хоуп, Западная Вирджиния 25880

Тел: +1(310) 885-4555 info@activatedcarbon. com

Уиксом | Мичиган, США

51722 Гранд-Ривер

Уиксом, Мичиган 48393

Тел: +1(310) 885-4555 [email protected]

СОЕДИНЕННОЕ КОРОЛЕВСТВО

Old Gloucester Road, Merry Heaven,

Thornbury, Bristol, BS35 3LQ, UK

Тел.: +44 (0) 1454 546547 [email protected]

ГЕРМАНИЯ

Carbon Activated GmbH

Westererbenstraße 24

44147 Дортмунд, Германия

Тел: +491573 963 5225 info@activatedcarbon. com

АВСТРАЛИЯ

Carbon Activated Corp Australia Pty Ltd

74-80 Fitzgerald Rd, Laverton

North VIC 3026

Тел: (+61) 1300 742 223 [email protected]

КАНАДА

PO Box 193, Jarvis Street, Fort Erie, L2A

5M9, Канада

Тел.: +1(905) 993 2646

Факс: +1(905) 931-1901

[email protected]

ШРИ-ЛАНКА

Carbon Activated Corporation Lanka (Pvt) Ltd

Дунканнава, Наттандия, Шри-Ланка,

Почтовый индекс 61192

info-srilanka@activatedcarbon. com

КИТАЙ

Rm 701-1, Haowei Building

№ 8 Третьей авеню,

Тяньцзинь, Китай

Тел.: +86 153 2009 3516
[email protected]

Высокоскоростное электровосстановление монооксида углерода до полиуглеродных продуктов

• Артикул
• Опубликовано: 20 августа 2018 г.

• Мэтью Джуни ¹ ,
• Уэсли Люк ¹ и
• Фэн Цзяо ¹  

Природный катализ том 1 , страницы 748–755 (2018 г. )Процитировать эту статью

• 11 тыс. обращений

• 270 цитирований

• 67 Альтметрический

• Сведения о показателях

Предметы

• Химическая технология
• Электрокатализ
• Энергетика
• Гетерогенный катализ
• Солнечное топливо

Abstract

Ранее сообщалось, что электролиз монооксида углерода дает повышенную мультиуглеродную (C ₂₊ ) фарадеевскую эффективность до ~ 55%, но только при низких скоростях реакции. Это связано с низкой растворимостью СО в водных электролитах и ​​работой в реакторах периодического действия. Здесь мы представляем высокопроизводительный электролизер с потоком CO с хорошо контролируемой границей раздела электрод-электролит, который может достигать общей плотности тока до 1 А см ^–2 вместе с улучшенной селективностью по C ₂₊ . Компьютерное моделирование переноса и эксперименты по восстановлению изотопов C ¹⁸ O показывают, что повышенная активность связана с более высоким pH поверхности в условиях восстановления CO, что облегчает производство ацетата. При оптимальных рабочих условиях мы достигаем фарадеевского КПД C ₂₊ ~91% при парциальной плотности тока C ₂₊ более 630 мА см ^–2 . Дальнейшие исследования показывают, что поддержание эффективной трехфазной границы на границе раздела электрод-электролит является наиболее важной задачей в достижении стабильного соотношения CO/CO 9 .0292 2 процесс электролиза на высоких скоростях.

Это предварительный просмотр содержимого подписки, доступ через ваше учреждение

Соответствующие статьи

Статьи открытого доступа со ссылками на эту статью.

• Гибридная неорганико-биологическая система искусственного фотосинтеза для энергоэффективного производства продуктов питания

  • Элизабет С. Ханн
  • , Шон Овера
  •  … Роберт Э. Джинкерсон

  Натуральная еда Открытый доступ 23 июня 2022 г.

• Тенденции в селективности оксигенатов/углеводородов для электрохимического восстановления CO(2) до продуктов C2

  • Хун-Джи Пэн
  • , Майкл Т. Танг
  •  … Фрэнк Абильд-Педерсен

  Связь с природой Открытый доступ 17 марта 2022 г.

Варианты доступа

Подписаться на журнал

Получить полный доступ к журналу на 1 год

118,99 €

всего 9,92 € за выпуск

Подписаться

Расчет налогов будет завершен во время оформления заказа.

Купить статью

Получите ограниченный по времени или полный доступ к статье на ReadCube.

$32,00

Купить

Все цены указаны без учета стоимости.

Рис. 3: Эффективность снижения выбросов CO для OD-Cu и микрометровой меди.

История изменений

• 15 ноября 2018 г.

  В исходном файле с дополнительной информацией, опубликованном вместе с этой статьей, значения коэффициентов диффузии ионов карбоната и гидрокарбоната поменялись местами в таблице под уравнением (21). Был загружен новый файл дополнительной информации с правильными значениями.

Ссылки

1. Haegel, N.M. et al. Фотогальваника тераваттного масштаба: пути и проблемы. Наука 356 , 141–143 (2017).

   КАС Статья Google ученый

2. Херрон, Дж. А., Ким, Дж., Упадхье, А. А., Хубер, Г. В. и Маравелиас, К. Т. Общая основа для оценки технологий солнечного топлива. Энергетика Окружающая среда. науч. 8 , 126–157 (2015).

   КАС Статья Google ученый

3. Уиппл, Д. Т. и Кенис, П. Дж. Перспективы CO ₂ утилизация путем прямого гетерогенного электрохимического восстановления. J. Phys. хим. лат. 1 , 3451–3458 (2010).

   КАС Статья Google ученый

4. Гу С., Сюй Б. и Ян Ю. Электрохимическая энергетика: новый рубеж инноваций в химической инженерии. год. Преподобный Хим. биомол. англ. 5 , 429–454 (2014).

   КАС Статья Google ученый

5. Мартин, А. Дж., Ларрасабаль, Г. О. и Перес-Рамирес, Дж. На пути к устойчивым видам топлива и химикатов посредством электрохимического восстановления CO ₂ : уроки электролиза воды. Зеленый хим. 17 , 5114–5130 (2015).

   Артикул Google ученый

6. Джуни, М., Люк, В. и Цзяо, Ф. Общий технико-экономический анализ систем электролиза CO ₂ . Индивидуальный инж. хим. Рез. 57 , 2165–2177 (2018).

   КАС Статья Google ученый

7. Джонг, Х.-Р. М., Ма, С. и Кенис, П. Дж. А. Электрохимическое преобразование CO ₂ в полезные химические вещества: текущее состояние, остающиеся проблемы и будущие возможности. Курс. мнение хим. англ. 2 , 191–199 (2013).

   Артикул Google ученый

8. Лю, Х. и др. Понимание тенденций в скорости электрохимического восстановления углекислого газа. Нац. коммун. 8 , 15438 (2017).

   КАС Статья Google ученый

9. «>

   Монтойя, Дж. Х., Ши, К., Чан, К. и Норсков, Дж. К. Теоретическое понимание механизма димеризации CO в электровосстановлении CO ₂ . J. Phys. хим. лат. 6 , 2032–2037 (2015).

   КАС Статья Google ученый

10. Huang, Y., Handoko, A.D., Hirunsit, P. & Yeo, B.S. Электрохимическое восстановление CO ₂ с использованием медных монокристаллических поверхностей: влияние покрытия CO* на селективное образование этилена. ACS Катал. 7 , 1749–1756 (2017).

    КАС Статья Google ученый

11. Verma, S., Lu, X., Ma, S., Masel, R. I. & Kenis, P. J. A. Влияние состава электролита на электровосстановление CO ₂ к CO на газодиффузионных электродах на основе Ag. Физ. хим. хим. физ. 18 , 7075–7084 (2016).

    КАС Статья Google ученый

12. «>

    Xiao, H., Cheng, T., Goddard, W. A. ​​III & Sundararaman, R. Механистическое объяснение зависимости pH и потенциалов возникновения углеводородных продуктов электрохимического восстановления CO на Cu (111). Дж. Ам. хим. соц. 138 , 483–486 (2016).

    КАС Статья Google ученый

13. Динь, К.-Т. и другие. CO ₂ электровосстановление до этилена посредством катализа меди с помощью гидроксида на резкой границе раздела. Наука 360 , 783–787 (2018).

    КАС Статья Google ученый

14. Верма, С. и др. Взгляд на электровосстановление CO с низким перенапряжением ₂ в CO на нанесенном золотом катализаторе в проточном щелочном электролизере. ACS Energy Письмо. 3 , 193–198 (2018).

    КАС Статья Google ученый

15. «>

    Сперджен, Дж. М. и Кумар, Б. Сравнительный технико-экономический анализ путей коммерческого электрохимического восстановления CO ₂ до жидких продуктов. Энергетика Окружающая среда. науч. 11 , 1536–1551 (2018).

    КАС Статья Google ученый

16. Реске Р., Мистри Х., Бехафарид Ф., Ролдан Куэнья Б. и Штрассер П. Влияние размера частиц при каталитическом электровосстановлении CO ₂ на наночастицах меди. Дж. Ам. хим. соц. 136 , 6978–6986 (2014).

    КАС Статья Google ученый

17. Луидис, А. и др. Адаптация нанокристаллов меди к продуктам C ₂ в электрохимическом производстве CO ₂ сокращение. Анжю. хим. Междунар. Эд. 55 , 5789–5792 (2016).

    КАС Статья Google ученый

18. «>

    Батурина О.А. и др. CO ₂ электровосстановление до углеводородов на наночастицах Cu, нанесенных на углерод. ACS Катал. 4 , 3682–3695 (2014).

    КАС Статья Google ученый

19. Кас, Р. и др. Трехмерные медные электроды из пористого полого волокна для эффективного и высокоскоростного электрохимического восстановления углекислого газа. Нац. коммун. 7 , 10748 (2016).

    КАС Статья Google ученый

20. Сен, С., Лю, Д. и Палмор, Г. Т. Р. Электрохимическое восстановление CO ₂ в нанопенах меди. ACS Катал. 4 , 3091–3095 (2014).

    КАС Статья Google ученый

21. Рахаман М., Датта А., Занетти А. и Брукманн П. Электрохимическое восстановление CO ₂ в многоуглеродные спирты на активированных сетчатых катализаторах Cu: исследование в идентичном месте (IL). ACS Катал. 7 , 7946–7956 (2017).

    КАС Статья Google ученый

22. Датта, А., Рахаман, М., Луеди, Н. К., Мохос, М. и Брукманн, П. Морфология имеет значение: настройка распределения продуктов CO ₂ электровосстановления на медных пенных катализаторах, полученных из оксида. ACS Катал. 6 , 3804–3814 (2016).

    КАС Статья Google ученый

23. Хан, К. и др. Разработка медных поверхностей для электрокаталитической конверсии CO ₂ : контроль селективности по отношению к оксигенатам и углеводородам. Проц. Натл акад. науч. США 114 , 5918–5923 (2017).

    КАС Статья Google ученый

24. Ким, Ю.-Г., Хавьер, А., Барикуатро, Дж. Х. и Сориага, М. П. Регулирование распределения продуктов восстановления CO путем структурной модификации поверхности медного электрода на атомном уровне. Электрокатализ 7 , 391–399 (2016).

    КАС Статья Google ученый

25. Clark, E.L., Hahn, C., Jaramillo, T.F. & Bell, A.T. Электрохимическое восстановление CO ₂ на деформированных при сжатии поверхностных сплавах CuAg с повышенной селективностью по полиуглеродным оксигенатам. Дж. Ам. хим. соц. 139 , 15848–15857 (2017).

    КАС Статья Google ученый

26. Рен, Д., Анг, Б. С.-Х. & Yeo, B.S. Настройка селективности электровосстановления диоксида углерода по отношению к этанолу на катализаторах Cu _x Zn, полученных из оксида. ACS Катал. 6 , 8239–8247 (2016).

    КАС Статья Google ученый

27. Чжан С. и др. Наносплав CuPd на полимерном носителе как синергетический катализатор для электрокаталитического восстановления диоксида углерода до метана. Проц. Натл акад. науч. США 112 , 15809–15814 (2015).

    КАС Статья Google ученый

28. Sarfraz, S., Garcia-Esparza, A.T., Jedidi, A., Cavallo, L. & Takanabe, K. Биметаллический катализатор Cu-Sn для селективного водного электровосстановления CO ₂ в CO. ACS Catal. 6 , 2842–2851 (2016).

    КАС Статья Google ученый

29. Ли, С., Парк, Г. и Ли, Дж. Важность двухфазных границ Ag-Cu для селективного электрохимического восстановления CO ₂ до этанола. ACS Катал. 7 , 8594–8604 (2017).

    КАС Статья Google ученый

30. Мистри, Х. и др. Высокоселективные плазменно-активируемые медные катализаторы восстановления диоксида углерода до этилена. Нац. коммун. 7 , 12123 (2016).

    Артикул Google ученый

31. Цзян, К. и др. Циклирование ионов металлов медной фольги для селективного связывания С–С при электрохимическом восстановлении СО ₂ . Нац. Катал. 1 , 111–119 (2018).

    Артикул Google ученый

32. Гао, Д. и др. Активируемые плазмой медные нанокубы-катализаторы для эффективного электровосстановления диоксида углерода до углеводородов и спиртов. ACS Nano 11 , 4825–4831 (2017).

    КАС Статья Google ученый

33. Хандоко, А. Д. и др. Механизмы понимания селективного электровосстановления диоксида углерода в этилен на медных катализаторах Cu ₂ O-производных. J. Phys. хим. C 120 , 20058–20067 (2016).

    КАС Статья Google ученый

34. «>

    Тан, В. и др. Важность морфологии поверхности в управлении селективностью поликристаллической меди для электровосстановления CO ₂ . Физ. хим. хим. физ. 14 , 76–81 (2012).

    КАС Статья Google ученый

35. Li, C.W., Ciston, J. & Kanan, M.W. Электровосстановление окиси углерода в жидкое топливо на нанокристаллической меди, полученной из оксида. Природа 508 , 504–507 (2014).

    КАС Статья Google ученый

36. Bertheussen, E. et al. Ацетальдегид как промежуточный продукт электровосстановления монооксида углерода в этанол на меди, полученной из оксида. Анжю. хим. Междунар. Эд. 55 , 1450–1454 (2016).

    КАС Статья Google ученый

37. Ракити, Д. и др. Электровосстановление монооксида углерода с низким перенапряжением с использованием медных нанопроволок. ACS Катал. 7 , 4467–4472 (2017).

    КАС Статья Google ученый

38. Фэн, С., Цзян, К., Фан, С. и Канан, М. В. Прямая корреляция между границами зерен и активностью для электровосстановления CO на наночастицах меди. АКЦ Цент. науч. 2 , 169–174 (2016).

    КАС Статья Google ученый

39. Verdaguer-Casadevall, A. et al. Исследование активных участков поверхности для восстановления CO на медных электрокатализаторах на основе оксидов. Дж. Ам. хим. соц. 137 , 9808–9811 (2015).

    КАС Статья Google ученый

40. Мариано, Р. Г., МакКелви, К., Уайт, Х. С. и Кэнан, М. В. Селективное увеличение активности электровосстановления CO ₂ на границах зерен на границах поверхности. Наука 358 , 1187–1192 (2017).

    КАС Статья Google ученый

41. Raciti, D. & Wang, C. Последние достижения в электрокатализе восстановления CO ₂ на меди. ACS Energy Письмо. 3 , 1545–1556 (2018).

    КАС Статья Google ученый

42. Эрен Б. и др. Активация поверхности Cu(111) путем распада на нанокластеры за счет адсорбции CO. Наука 351 , 475–478 (2016).

    КАС Статья Google ученый

43. Эрен Б. и др. Одномерная нанокластеризация поверхности Cu(100) под действием газа CO в диапазоне давлений мбар. Прибой. науч. 651 , 210–214 (2016).

    КАС Статья Google ученый

44. Gunathunge, C.M. et al. Спектроскопическое наблюдение обратимой реконструкции поверхности медных электродов при восстановлении CO ₂ . J. Phys. хим. C 121 , 12337–12344 (2017).

    КАС Статья Google ученый

45. Куль, К.П., Кейв, Э.Р., Абрам, Д.Н. и Джарамилло, Т.Ф. Новое понимание электрохимического восстановления двуокиси углерода на металлических медных поверхностях. Энергетика Окружающая среда. науч. 5 , 7050–7059 (2012).

    КАС Статья Google ученый

46. Гупта, Н., Гаттрелл, М. и МакДугалл, Б. Расчет поверхностных концентраций катода при электрохимическом восстановлении СО ₂ в растворах KHCO ₃ . J. Appl. Электрохим. 36 , 161–172 (2006).

    КАС Статья Google ученый

47. млн лет, С. и др. Углеродные нанотрубки, содержащие каталитические слои Ag, для эффективного и селективного восстановления диоксида углерода. Дж. Матер. хим. А 4 , 8573–8578 (2016).

    КАС Статья Google ученый

48. Хоанг, Т. Т. Х., Ма, С., Голд, Дж. И., Кенис, П. Дж. А. и Гевирт, А. А. Пленки нанопористой меди электроосаждением, контролируемым добавками: CO ₂ восстановительный катализ. ACS Катал. 7 , 3313–3321 (2017).

    КАС Статья Google ученый

49. Бирджа, Ю. Ю. и Копер, М. Т. Значение реакций типа Канниццаро ​​при электрокаталитическом восстановлении диоксида углерода. Дж. Ам. хим. соц. 139 , 2030–2034 (2017).

    КАС Статья Google ученый

50. Гарза, А. Дж., Белл, А. Т. и Хед-Гордон, М. Механизм восстановления CO ₂ на медных поверхностях: пути к продуктам C ₂ . ACS Катал. 8 , 1490–1499 (2018).

    КАС Статья Google ученый

51. Гринзайд, П., Луз, З. и Самуэль, Д. Исследование обратимой гидратации алифатических альдегидов и кетонов методом ядерного магнитного резонанса. II. Катализируемый кислотой кислородный обмен ацетальдегида. Дж. Ам. хим. соц. 89 , 756–759 (1967).

    КАС Статья Google ученый

52. Clark, E.L. & Bell, A.T. Прямое наблюдение за локальной реакционной средой во время электрохимического восстановления CO ₂ . Дж. Ам. хим. соц. 140 , 7012–7020 (2018).

    КАС Статья Google ученый

53. Гилеади, Э. Физическая электрохимия: основы, методы и применение с (Wiley-VCH, Weinheim, 2011).

54. Хори Ю., Такахаши И., Кога О. и Хоши Н. Электрохимическое восстановление диоксида углерода на медных монокристаллических электродах различных серий. Дж. Мол. Катал. А 199 , 39–47 (2003).

    КАС Статья Google ученый

55. Song, Y. et al. Высокоселективная электрохимическая конверсия CO ₂ в этанол с использованием графенового электрода, легированного наночастицами меди/ N . ChemistrySelect 1 , 6055–6061 (2016).

    КАС Статья Google ученый

56. Рен, Д. и др. Селективное электрохимическое восстановление диоксида углерода до этилена и этанола на оксидных катализаторах меди(I). ACS Катал. 5 , 2814–2821 (2015).

    КАС Статья Google ученый

57. Weng, Z. et al. Электрохимическое восстановление СО ₂ до углеводородов на гетерогенном молекулярном медном катализаторе в водном растворе. Дж. Ам. хим. соц. 138 , 8076–8079(2016).

    КАС Статья Google ученый

58. Де Луна, П. и др. Электроосаждение катализатора контролирует морфологию и степень окисления для избирательного восстановления диоксида углерода. Нац. Катал. 1 , 103–110 (2018).

    Артикул Google ученый

59. Hoang, T. T. H. et al. Нанопористые медно-серебряные сплавы электроосаждением с контролируемым присадкой для селективного электровосстановления CO ₂ к этилену и этанолу. Дж. Ам. хим. соц. 140 , 5791–5797 (2018).

    КАС Статья Google ученый

60. Равель Б. и Ньювилл М. АФИНА, АРТЕМИДА, ГЕФЕСТ: анализ данных рентгеновской абсорбционной спектроскопии с использованием IFEFFIT. J. Синхротронное излучение. 12 , 537–541 (2005).

    КАС Статья Google ученый

Скачать ссылки

Благодарности

Мы благодарим B. Xu и M. Dunwell за полезное обсуждение. Мы также благодарим Б. Мерфи за помощь в экспериментах ГХ-МС и Б. Сетцлера за помощь с транспортной моделью. Этот материал основан на работе, поддержанной Министерством энергетики США под номером DE-FE0029868. Авторы также благодарят Программу развития ранней карьеры преподавателей Национального научного фонда (номер награды CBET-1350911). В этом исследовании использовались ресурсы Advanced Photon Source, пользовательского объекта Управления науки Министерства энергетики США, управляемого для Управления науки Министерства энергетики Аргоннской национальной лабораторией по контракту № DE-AC02-06Ch21357.

Информация об авторе

Авторы и организации

1. Центр каталитической науки и технологии, кафедра химической и биомолекулярной инженерии, Делавэрский университет, Ньюарк, Делавэр, США

   Мэтью Джоуни, Уэсли Люк и Фэн Цзяо 3 Авторы

   1. Мэтью Джуни

      Просмотр публикаций автора

      Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

   2. Wesley Luc

      Просмотр публикаций автора

      Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

   3. Feng Jiao

      Просмотр публикаций автора

      Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

   Вклады

   М. Дж. синтезировал электроды, выполнил XAS-характеристику, спроектировал и провел эксперименты по электролизу в потоке, проанализировал данные и написал рукопись. В.Л. выполнили характеристики SEM, XPS и XRD, а также расчеты pH поверхности. FJ руководил проектом. Все авторы участвовали в обсуждении результатов и подготовке рукописи.

   Автор, ответственный за переписку

   Фэн Цзяо.

   Заявление об этике

   Конкурирующие интересы

   Авторы не заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

   Дополнительная информация

   Примечание издателя: Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

   Дополнительная информация

   Дополнительная информация

   Дополнительные методы, дополнительные рисунки 1–16, дополнительные таблицы 1 и 2, дополнительные ссылки

   Права и разрешения

   Перепечатка и разрешения

   Об этой статье

   Эта статья цитируется

   • Гибридная неорганико-биологическая система искусственного фотосинтеза для энергоэффективного производства продуктов питания

     • Элизабет С. Ханн
     • Шон Овера
     • Роберт Э. Джинкерсон

     Натур Фуд (2022)

   • Повышение селективности по ацетату за счет сочетания анодного окисления с электровосстановлением монооксида углерода

     • Шон Овера
     • Брэди С. Крэндалл
     • Фэн Цзяо

     Природный катализ (2022)

   • Тенденции в селективности оксигенатов/углеводородов для электрохимического восстановления CO(2) до продуктов C2

     • Хун-Цзе Пэн
     • Майкл Т.