Steigerung der Elektrolyse von monosaccharidbasierten Strömen in einer Anionenaustauschmembran-Zelle

Eine systematische Studie zur elektrochemischen Reformierung von Monosacchariden (Fructose, Glucose und Xylose) unter Verwendung von Pt-basierten anodischen Elektrokatalysatoren wird hier erstmals präsentiert, um den anodischen Katalysator und die Betriebsbedingungen des Elektrolyseurs vollständig zu optimieren. Zunächst wurde die Elektrooxidation jedes Moleküls mit einem monometallischen (Pt) und zwei bimetallischen (PtNi und PtCo) anodischen Elektrokatalysatoren, die auf Graphen-Nanoplättchen (GNPs) unterstützt werden, untersucht. Tests in einer Drei-Elektroden-Zelle zeigten eine überlegene elektrochemische Aktivität und Haltbarkeit von PtNi/GNPs, insbesondere bei Potenzialen von mehr als 1,2 V vs RHE, mit der höchsten elektrokatalytischen Aktivität bei der d-Xylose Elektrooxidation. Anschließend wurden monometallische (Pt und Ni) und bimetallische Elektrokatalysatoren mit unterschiedlichen Pt:Ni-Massenverhältnissen (1:1 und 2:1) für die d-Xylose Elektrooxidation untersucht, wobei das 2:1-Massenverhältnis die besten Ergebnisse lieferte. Dieser Elektrokatalysator wurde als der am besten geeignete für die Hochskalierung zu einem Anionenaustauschmembran-Elektrolyseur ausgewählt, wo das optimale Betriebspotential bestimmt wurde. Darüber hinaus wurden stabile Betriebsbedingungen des Elektrolyseurs durch zyklisches H erreicht.