Molekular dispersiertes Cobaltphthalocyanin vermittelt selektive und langlebige CO2-Reduktion in einer Membranflusszelle

Zusammenfassung Die elektrochemische CO2-zu-CO-Umwandlung mit hoher Rate bietet eine günstige Strategie für Kohlenstoffneutralität. Molekulare Katalysatoren, insbesondere solche mit isolierten metallischen aktiven Zentren, sind als effiziente CO2-zu-CO-Elektrokatalysatoren bekannt, aufgrund ihrer hohen Selektivität und hervorragenden intrinsischen Aktivität; however, die kontrollierbare großtechnische Synthese und langlebige Nutzung bei industriellen Stromdichten bleiben eine Herausforderung. Hier wurde ein molekular dispersiertes Cobaltphthalocyanin entwickelt, das auf Kohlenstoffnanoröhren für die Hochstrom- und Langzeit-CO2-zu-CO-Elektrolyse geladen ist. Der resultierende Katalysator zeigt eine hohe CO-Selektivität mit einer maximalen Faradaieffizienz von 97 % und erreicht eine Stromdichte von −200 mA cm −2 in einer Flusszelle mit einer TOF von 83,9 s −1, was ihn zu einem der besten CO-selektiven Elektrokatalysatoren macht. Mit einer Reihe von Imprägnierungsladeexperimenten wird der Prozess der molekularen Dispersion oder Aggregation untersucht. Darüber hinaus wird die Anwendung selektiver und langlebiger Elektrolyse bei einem Strom von 0,25 A über bis zu 38,5 h in einer großtechnischen MEA-Konfiguration realisiert. Nachfolgende Charakterisierungen zeigen eine robuste Haltbarkeit, die eng mit der Dispersion von CoPc verbunden ist. Diese Studie stellt einen Triumph dar, um die kommerzielle CO-Produktion mit molekular dispersierten Phthalocyanin-Elektrokatalysatoren zu katalysieren.