خفض ثاني أكسيد الكربون بالتحفيز الكهربائي في الحمض المعزز بواسطة كوبالت فثالوسيانيين "المشcharged جزيئيًا": فهم عميق من الطبقة الكهربائية المزدوجة

يمثل خفض ثاني أكسيد الكربون بالتحفيز الكهربائي (eCO2R) في الحمض وعدًا في استخدام ثاني أكسيد الكربون المعتمد على الكهرباء المتجددة بكفاءة عالية، لكن تفاعل تطور الهيدروجين (HER) غالبًا ما يسود مما يؤدي إلى انخفاض انتقائية eCO2R. هنا، باستخدام كوبالت فثالوسيانيين/كيجن الأسود (CoPc/KB) كنموذج محفز، نقوم بدراسة منهجية لتأثير كثافة الموقع النشط وكثافة التيار التشغيلي والكاتيونات المائية على انتقائية eCO2R الحمضية ونفككها من خلال الديناميات المكونة للطبقة الكهربائية المزدوجة (EDL). يُظهر CoPc-4/KB الأمثل كفاءة فاردايك قريبة من الواحد لثاني أكسيد الكربون من 50 إلى 400 مللي أمبير سم–2 وثبات تشغيلي ممتاز (>120 ساعة) عند 100 مللي أمبير سم–2. بدعم من مطيافية رامان والأشعة تحت الحمراء، نكشف أن الكاتيونات المناسبة تؤسس درعًا كهرستاتيكيًا لتخفيف اختراق الـ H+ السائبة وتوسط التركيب المائي الواجهة لتقليل HER. يجب أن يحفز هذا البحث تفكيرًا عميقًا آخر في تصميم نظام eCO2R قوي من منظور EDL متعدد الأطوار والديناميكي.