العملية الفعالة لالتقاط وتحليل غاز ثاني أكسيد الكربون المخفف إلى محلول مائي من حمض الفورميك عالي النقاء والتركيز

يتم استخدام غاز ثاني أكسيد الكربون عالي النقاء بدلاً من غاز ثاني أكسيد الكربون المخفف (15%@، CO2/N2/O2 = 15:80:5، حجماً/حجماً/حجماً) المشابه لغاز العادم حالياً كمدخل لعملية تحليل ثاني أكسيد الكربون، وعادة ما يتم خلط المنتجات السائلة مع إلكتروليت القطب السالب، مما يؤدي إلى تكاليف فصل مرتفعة. في هذا العمل، أظهرنا أن إطار عمل معدني عضوي موصل قائم على البزموت (Bi-HHTP، HHTP = 2،3،6،7،10،11-هكسا هيدروكسي تري فينيلين) لا يستطيع فقط التقاط غاز ثاني أكسيد الكربون بكفاءة من الغاز المخفف في ظل رطوبة عالية، بل يحفز أيضاً تحليل غاز ثاني أكسيد الكربون الم adsorb إلى حمض الفورميك بكثافة تيار عالية تبلغ 80 مللي أمبير سم–2 وكفاءة فريدة تبلغ 90% عند جهد خلية منخفض جداً قدره 2.6 فولت. من المهم أن الأداء في جو غاز ثاني أكسيد الكربون المخفف كان قريبًا من ذلك في جو غاز ثاني أكسيد الكربون عالي النقاء. هذه هي أول محفز يمكنه الحفاظ على أداء استثنائي في تحليل ثاني أكسيد الكربون في وجود كل من O2 و N2. علاوة على ذلك، من خلال استخدام غاز ثاني أكسيد الكربون المخفف كمدخل، يمكن أن ينتج طلاء قطب عمل مساحته 1 سم–2 باستخدام Bi-HHTP محلول مائي من حمض الفورميك بتركيز 200 مللي مول ودرجة نقاء نسبية قدرها 100% لمدة لا تقل عن 30 ساعة في جهاز تحليل مع تجمع إلكترود غشائي (MEA). المنتج لا يحتوي على إلكتروليتات، ويمكن استخدام مثل هذا المحلول المائي من حمض الفورميك بدرجة تركيز ونقاء عالية مباشرة كإلكتروليت لخلايا وقود حمض الفورميك. أظهرت الدراسات الشاملة أن الأداء العالي قد يعود إلى قدرة التقاط غاز ثاني أكسيد الكربون في المسام الدقيقة على Bi-HHTP والطاقة الحرة لتكوين الوسيط الرئيسي *OCHO على المواقع المفتوحة للبزموت.