Dankie dat u Nature.com besoek het. Die weergawe van die blaaier wat u gebruik, het beperkte CSS-ondersteuning. Vir die beste resultate beveel ons aan dat u 'n nuwer weergawe van u blaaier gebruik (of Verenigbaarheidsmodus in Internet Explorer deaktiveer). Intussen, om voortgesette ondersteuning te verseker, vertoon ons die webwerf sonder stilering of JavaScript.
Elektrochemiese reduksie van koolstofdioksied na mieresuur is 'n belowende manier om koolstofdioksiedbenutting te verbeter en het potensiële toepassings as 'n waterstofbergingsmedium. In hierdie werk word 'n nul-gaping membraan-elektrode-samestellingsargitektuur ontwikkel vir die direkte elektrochemiese sintese van mieresuur uit koolstofdioksied. 'n Belangrike tegnologiese vooruitgang is die geperforeerde katioonuitruilmembraan, wat, wanneer dit in 'n voorwaarts bevooroordeelde bipolêre membraankonfigurasie gebruik word, toelaat dat mieresuur wat by die membraan-koppelvlak gevorm word, deur die anodiese vloeiveld verplaas word in konsentrasies so laag as 0.25 M. Sonder bykomende toebroodjiekomponente tussen die anode en katode is die doel van die konsep om bestaande batterymateriale en -ontwerpe wat algemeen in brandstofselle en waterstofelektrolise voorkom, te benut, wat 'n vinniger oorgang na opskaal en kommersialisering moontlik maak. In 'n 25 cm2-sel bied die geperforeerde katioonuitruilmembraankonfigurasie >75% Faraday-doeltreffendheid vir mieresuur teen <2 V en 300 mA/cm2. Meer belangrik, 'n 55-uur stabiliteitstoets teen 200 mA/cm2 het stabiele Faraday-doeltreffendheid en selspanning getoon. 'n Tegno-ekonomiese analise word gebruik om maniere te illustreer om kostepariteit met huidige miersuurproduksiemetodes te bereik.
Elektrochemiese reduksie van koolstofdioksied tot mieresuur met behulp van hernubare elektrisiteit het getoon dat dit produksiekoste met tot 75%1 verminder in vergelyking met tradisionele fossielbrandstofgebaseerde metodes. Soos aangedui in die literatuur2,3, het mieresuur 'n wye reeks toepassings, van 'n doeltreffende en ekonomiese manier om waterstof te stoor en te vervoer tot 'n grondstof vir die chemiese industrie4,5 of die biomassa-industrie6. Mieresuur is selfs geïdentifiseer as 'n grondstof vir daaropvolgende omskakeling na volhoubare stralerbrandstof-tussenprodukte met behulp van metaboliese ingenieurswese7,8. Met die ontwikkeling van mieresuur-ekonomie1,9, het verskeie navorsingswerke gefokus op die optimalisering van katalisatorselektiwiteit10,11,12,13,14,15,16. Baie pogings bly egter fokus op klein H-selle of vloeistofvloeiselle wat teen lae stroomdigthede (<50 mA/cm2) werk. Om koste te verminder, kommersialisering te bewerkstellig en daaropvolgende markpenetrasie te verhoog, moet elektrochemiese koolstofdioksiedreduksie (CO2R) teen hoë stroomdigthede (≥200 mA/cm2) en Faraday-doeltreffendheid (FE)17 uitgevoer word, terwyl materiaalbenutting gemaksimeer word en batterykomponente van die Tegnologie gebruik word. Brandstofselle en waterelektrolise laat CO2R-toestelle toe om voordeel te trek uit skaalvoordele18. Boonop, om die nut van produksie te verhoog en addisionele stroomafverwerking te vermy, moet miersuur as die finale produk gebruik word eerder as formate-soute19.
In hierdie rigting is onlangs pogings aangewend om industrieel relevante CO2R-formaat/mieresuur-gebaseerde gasdiffusie-elektrode (GDE)-toestelle te ontwikkel. 'n Omvattende oorsig deur Fernandez-Caso et al.20 som alle elektrochemiese selkonfigurasies op vir die deurlopende reduksie van CO2 na mieresuur/formaat. Oor die algemeen kan alle bestaande konfigurasies in drie hoofkategorieë verdeel word: 1. Deurvloei-katoliete19,21,22,23,24,25,26,27, 2. Enkelmembraan (katioonuitruilmembraan (CEM)28 of anioonuitruilmembraan (AEM)29 en 3. Toebroodjie-konfigurasie15,30,31,32. Vereenvoudigde dwarssnitte van hierdie konfigurasies word in Figuur 1a getoon. Vir die vloei-konfigurasie van die katoliet word 'n elektrolietkamer tussen die membraan en die katode van die GDE geskep. Deurvloei-katoliet word gebruik om ioonkanale in die katodelaag van die katalisator33 te skep, hoewel die behoefte daaraan om formate-selektiwiteit te beheer gedebatteer word34. Hierdie konfigurasie is egter deur Chen et al. gebruik. Deur 'n SnO2-katode op 'n koolstofsubstraat met 'n 1.27 mm dik katolietlaag te gebruik, is tot 90% FE35 teen 500 mA/cm2 bereik. Die kombinasie van 'n dik katolietlaag en 'n Omgekeerd-gepolariseerde bipolêre membraan (BPM) wat ioonoordrag beperk, bied 'n bedryfspanning van 6 V en 'n energie-doeltreffendheid van 15%. Om energie-doeltreffendheid te verbeter, het Li et al., met behulp van 'n enkele CEM-konfigurasie, 'n FE 29 van 93.3% behaal teen 'n fraksionele stroomdigtheid van 51.7 mA/cm2. Diaz-Sainz et al.28 het 'n filterpers met 'n enkele CEM-membraan teen 'n stroomdigtheid van 45 mA/cm2 gebruik. Alle metodes het egter formate geproduseer eerder as die voorkeurproduk, mieresuur. Benewens bykomende verwerkingsvereistes, kan formate soos KCOOH in CEM-konfigurasies vinnig in die GDE en vloeiveld ophoop, wat vervoerbeperkings en uiteindelike selversaking veroorsaak.
Vergelyking van die drie mees prominente CO2R na formiaat/mieresuur omskakelingsapparaatkonfigurasies en die argitektuur wat in hierdie studie voorgestel word. b Vergelyking van totale stroom en formiaat/mieresuur opbrengs vir katolietkonfigurasies, toebroodjiekonfigurasies, enkel CEM-konfigurasies in die literatuur (getoon in Aanvullende Tabel S1) en ons werk. Oop merke dui die produksie van formiaatoplossing aan, en soliede merke dui die produksie van mieresuur aan. *Konfigurasie getoon met behulp van waterstof by die anode. c Nul-gaping MEA-konfigurasie met behulp van 'n saamgestelde bipolêre membraan met 'n geperforeerde katioonuitruillaag wat in voorwaartse voorspanningsmodus werk.
Om formatevorming te voorkom, het Proietto et al. 32 'n splitlose filterperskonfigurasie gebruik waarin gedeïoniseerde water deur die tussenlaag vloei. Die stelsel kan >70% CE in die stroomdigtheidsreeks van 50–80 mA/cm2 bereik. Net so het Yang et al. 14 die gebruik van 'n vaste elektroliet-tussenlaag tussen die CEM en AEM voorgestel om die vorming van mieresuur te bevorder. Yang et al. 31,36 het 91,3% FE in 'n 5 cm2-sel teen 200 mA/cm2 behaal, wat 'n 6,35 gew.% mieresuuroplossing geproduseer het. Xia et al. Deur 'n soortgelyke konfigurasie te gebruik, is 83% omskakeling van koolstofdioksied (CO2) na mieresuur FE teen 200 mA/cm2 bereik, en die stelsel se duursaamheid is vir 100 uur 30 minute getoets. Alhoewel kleinskaalse resultate belowend is, maak die verhoogde koste en kompleksiteit van poreuse ioonuitruilharse dit moeilik om tussenlaagkonfigurasies na groter stelsels te skaal (bv. 1000 cm2).
Om die netto effek van die verskillende ontwerpe te visualiseer, het ons die formate/mieresuurproduksie per kWh vir al die stelsels wat vroeër genoem is, getabuleer en in Figuur 1b uiteengesit. Dit is hier duidelik dat enige stelsel wat 'n katoliet of tussenlaag bevat, sy werkverrigting by lae stroomdigthede sal piek en by hoër stroomdigthede sal degradeer, waar die ohmiese limiet die selspanning kan bepaal. Boonop, hoewel die energie-doeltreffende CEM-konfigurasie die hoogste molêre mieresuurproduksie per kWh bied, kan soutopbou lei tot vinnige werkverrigtingsvermindering by hoë stroomdigthede.
Om die voorheen besproke mislukkingsmodusse te verminder, het ons 'n membraanelektrode-samestelling (MEA) ontwikkel wat 'n saamgestelde voorwaarts bevooroordeelde BPM met 'n geperforeerde katioonuitruilmembraan (PCEM) bevat. Die argitektuur word in Figuur 1c getoon. Waterstof (H2) word in die anode ingebring om protone te genereer deur 'n waterstofoksidasiereaksie (HOR). 'n PCEM-laag word in die BPM-stelsel ingebring om formatione wat by die katode gegenereer word, deur die AEM te laat beweeg, met protone te kombineer om mieresuur by die BPM-koppelvlak en interstisiële porieë van die CEM te vorm, en dan deur die GDE-anode en vloeiveld te verlaat. Deur hierdie konfigurasie te gebruik, het ons >75% FE van mieresuur teen <2 V en 300 mA/cm2 vir 'n selarea van 25 cm2 bereik. Die belangrikste is dat die ontwerp kommersieel beskikbare komponente en hardeware-argitekture vir brandstofsel- en waterelektrolise-aanlegte gebruik, wat 'n vinniger skaaltyd moontlik maak. Katolietkonfigurasies bevat katolietvloeikamers wat 'n drukwanbalans tussen die gas- en vloeistoffases kan veroorsaak, veral in groter selkonfigurasies. Vir toebroodjiestrukture met poreuse lae van vloeistofvloei, is aansienlike pogings nodig om die poreuse tussenlaag te optimaliseer om drukval en koolstofdioksiedophoping binne die tussenlaag te verminder. Beide hiervan kan lei tot ontwrigting van sellulêre kommunikasie. Dit is ook moeilik om vrystaande dun poreuse lae op groot skaal te produseer. In teenstelling hiermee is die voorgestelde nuwe konfigurasie 'n MEA-konfigurasie met nul gapings wat nie 'n vloeikamer of tussenlaag bevat nie. In vergelyking met ander bestaande elektrochemiese selle, is die voorgestelde konfigurasie uniek deurdat dit direkte sintese van mieresuur in 'n skaalbare, energie-doeltreffende konfigurasie met nul gapings moontlik maak.
Om waterstofontwikkeling te onderdruk, het grootskaalse CO2-verminderingspogings MEA- en AEM-membraankonfigurasies in kombinasie met hoë molêre konsentrasie-elektroliete (bv. 1-10 M KOH) gebruik om alkaliese toestande by die katode te skep (soos getoon in Figuur 2a). In hierdie konfigurasies beweeg formatioone wat by die katode gevorm word deur die membraan as negatief gelaaide spesies, dan word KCOOH gevorm en verlaat die stelsel deur die anodiese KOH-stroom. Alhoewel formate-FE en selspanning aanvanklik gunstig was, soos getoon in Figuur 2b, het stabiliteitstoetsing gelei tot 'n vermindering in FE van ongeveer 30% in slegs 10 uur (Figuur S1a-c). Daar moet kennis geneem word dat die gebruik van 1 M KOH-anoliet krities is om anodiese oorspanning in alkaliese suurstofontwikkelingsreaksie (OER) stelsels37 te minimaliseer en ioontoeganklikheid binne die katodekatalisatorbed33 te bereik. Wanneer die anolietkonsentrasie verminder word tot 0.1 M KOH, neem beide selspanning en mieresuuroksidasie (verlies van mieresuur) toe (Figuur S1d), wat 'n nulsom-afweging illustreer. Die graad van formate-oksidasie is bepaal deur die algehele massabalans te gebruik; vir meer besonderhede, sien die afdeling "Metodes". Die werkverrigting met behulp van MEA- en enkel-CEM-membraankonfigurasies is ook bestudeer, en die resultate word in Figuur S1f,g getoon. FE-formate wat van die katode versamel is, was >60% teen 200 mA/cm2 aan die begin van die toets, maar het vinnig binne twee uur afgebreek as gevolg van die katode-soutophoping wat voorheen bespreek is (Figuur S11).
Skematiese voorstelling van 'n nul-gaping MEA met CO2R by die katode, waterstofoksidasiereaksie (HOR) of OER by die anode, en een AEM-membraan tussenin. b FE en selspanning vir hierdie konfigurasie met 1 M KOH en OER wat by die anode vloei. Foutbalke verteenwoordig die standaardafwyking van drie verskillende metings. in FE en stelselselspanning met H2 en HOR by die anode. Verskillende kleure word gebruik om formate- en mieresuurproduksie te onderskei. d Skematiese diagram van MEA met BPM vorentoe verskuif in die middel. FE en batteryspanning teenoor tyd teen 200 mA/cm2 met behulp van hierdie konfigurasie. f Dwarssnitbeeld van 'n voorwaarts-gepolariseerde BPM MEA na 'n kort toets.
Om mieresuur te produseer, word waterstof aan 'n Pt-op-koolstof (Pt/C) katalisator by die anode toegevoer. Soos getoon in Figuur 2d, is 'n voorwaarts-gepolariseerde BPM wat protone by die anode genereer, voorheen ondersoek om mieresuurproduksie te bewerkstellig. Die BPM-instellingseenheid het na 40 minute se werking teen 'n stroom van 200 mA/cm2 gefaal, vergesel van 'n spanningspieëling van meer as 5 V (Fig. 2e). Na toetsing is duidelike delaminasie by die CEM/AEM-koppelvlak waargeneem. Behalwe formiaat, kan anione soos karbonaat, bikarbonaat en hidroksied ook deur die AEM-membraan beweeg en met protone by die CEM/AEM-koppelvlak reageer om CO2-gas en vloeibare water te produseer, wat lei tot BPM-delaminasie (Fig. 2f) en uiteindelik tot selstoornis.
Gebaseer op die werkverrigting en mislukkingsmeganismes van die bogenoemde konfigurasie, word 'n nuwe MEA-argitektuur voorgestel soos getoon in Figuur 1c en gedetailleerd in Figuur 3a38. Hier bied die PCEM-laag 'n pad vir die migrasie van mieresuur en anione vanaf die CEM/AEM-koppelvlak, waardeur die ophoping van die stof verminder word. Terselfdertyd lei die PCEM-interstisiële pad mieresuur na die diffusiemedium en vloeiveld, wat die moontlikheid van mieresuuroksidasie verminder. Die polarisasieresultate met behulp van AEM's met diktes van 80, 40 en 25 mm word in Figuur 3b getoon. Soos verwag, hoewel die algehele selspanning toeneem met toenemende AEM-dikte, voorkom die gebruik van 'n dikker AEM terugdiffusie van mieresuur, waardeur die katode-pH verhoog word en die H2-produksie verminder word (Fig. 3c-e).
a Illustrasie van MEA-struktuur met AEM en geperforeerde CEM en verskillende mieresuur-transportpaaie. b Selspanning by verskillende stroomdigthede en verskillende AEM-diktes. in EE by verskillende stroomdigthede met 'n AEM-dikte van 80 μm (d) 40 μm, e) 25 μm. Foutbalke verteenwoordig standaardafwyking gemeet uit drie afsonderlike monsters. f Simulasieresultate van mieresuurkonsentrasie en pH-waarde by die CEM/AEM-koppelvlak by verskillende AEM-diktes. f PC en pH in die katodelaag van die katalisator met verskillende AEM-filmdiktes. g Tweedimensionele verspreiding van mieresuurkonsentrasie met CEM/AEM-koppelvlak en perforasie.
Figuur S2 toon die verspreiding van miersuurkonsentrasie en pH oor die MEA-dikte met behulp van Poisson-Nernst-Planck eindige elementmodellering. Dit is nie verbasend dat die hoogste konsentrasie miersuur, 0.23 mol/L, by die CEM/AEM-koppelvlak waargeneem word nie, aangesien miersuur by hierdie koppelvlak gevorm word. Die konsentrasie miersuur deur die AEM neem vinniger af namate die dikte van die AEM toeneem, wat dui op groter weerstand teen massa-oordrag en minder miersuurvloei as gevolg van terugdiffusie. Figure 3f en g toon die pH- en miersuurwaardes in die katodekatalisatorbed wat onderskeidelik deur terugdiffusie en die tweedimensionele verspreiding van miersuurkonsentrasie veroorsaak word. Hoe dunner die AEM-membraan, hoe hoër die konsentrasie miersuur naby die katode, en die pH van die katode word suur. Daarom, hoewel dikker AEM-membrane hoër ohmiese verliese tot gevolg het, is hulle van kritieke belang om terugdiffusie van miersuur na die katode te voorkom en die hoë suiwerheid van die FE-mieresuurstelsel te maksimeer. Laastens het die verhoging van die AEM-dikte tot 80 μm gelei tot FE >75% vir mieresuur teen <2 V en 300 mA/cm2 vir 'n seloppervlakte van 25 cm2.
Om die stabiliteit van hierdie PECM-gebaseerde argitektuur te toets, is die batterystroom vir 55 uur op 200 mA/cm2 gehandhaaf. Die algehele resultate word in Figuur 4 getoon, met resultate van die eerste 3 uur uitgelig in Figuur S3. Met die gebruik van die Pt/C-anodekatalisator het die selspanning skerp toegeneem binne die eerste 30 minute (Figuur S3a). Oor 'n langer tydperk het die selspanning byna konstant gebly, wat 'n degradasietempo van 0.6 mV/h verskaf het (Fig. 4a). Aan die begin van die toets was die PV van mieresuur wat by die anode versamel is 76.5% en die PV van waterstof wat by die katode versamel is 19.2%. Na die eerste uur van toetsing het die waterstof-FE tot 13.8% gedaal, wat dui op verbeterde formate-selektiwiteit. Die oksidasietempo van mieresuur in die stelsel het egter in 1 uur tot 62.7% gedaal, en die oksidasietempo van anodiese mieresuur het van byna nul aan die begin van die toets tot 17.0% toegeneem. Vervolgens het die FE van H2, CO, mieresuur en die tempo van anodiese oksidasie van mieresuur stabiel gebly tydens die eksperiment. Die toename in mieresuuroksidasie gedurende die eerste uur kan te wyte wees aan die ophoping van mieresuur by die PCEM/AEM-koppelvlak. Soos die konsentrasie van mieresuur toeneem, verlaat dit nie net deur die perforasie van die membraan nie, maar diffundeer dit ook deur die FEM self en gaan dit die Pt/C-anodelaag binne. Aangesien mieresuur 'n vloeistof is by 60°C, kan die ophoping daarvan massa-oordragprobleme veroorsaak en lei tot voorkeuroksidasie bo waterstof.
a Selspanning teenoor tyd (200 mA/cm2, 60 °C). Die insetsel toon 'n optiese mikroskoopbeeld van 'n dwarssnit van 'n MEA met 'n geperforeerde EM. Skaalbalk: 300 µm. b Suiwerheid van PE en mieresuur as 'n funksie van tyd teen 200 mA/cm2 met behulp van 'n Pt/C-anode.
Die morfologie van die monsters aan die begin van die toetsing (BOT) tydens voorbereiding en aan die einde van die toetsing (EOT) na 55 uur se stabiliteitstoetsing is gekarakteriseer met behulp van nano-X-straal-rekenaartomografie (nano-CT), soos getoon in Figuur 5a. Die EOT-monster het 'n groter katalisatordeeltjiegrootte met 'n deursnee van 1207 nm in vergelyking met 930 nm vir BOT. Hoëhoek-ringvormige donkerveld-skandeertransmissie-elektronmikroskopie (HAADF-STEM) beelde en energie-dispersiewe X-straalspektroskopie (EDS) resultate word in Figuur 5b getoon. Terwyl die BOT-katalisatorlaag die meeste van die kleiner katalisatordeeltjies sowel as 'n paar groter agglomerate bevat, kan die katalisatorlaag in die EOT-stadium in twee afsonderlike streke verdeel word: een met aansienlik groter vaste deeltjies en die ander met meer poreuse streke. Aantal kleiner deeltjies. Die EDS-beeld toon dat die groot vaste deeltjies ryk is aan Bi, moontlik metalliese Bi, en die poreuse streke is ryk aan suurstof. Wanneer die sel teen 200 mA/cm2 bedryf word, sal die negatiewe potensiaal van die katode die reduksie van Bi2O3 veroorsaak, soos blyk uit die in situ X-straalabsorpsiespektroskopie-resultate wat hieronder bespreek word. HAADF-STEM- en EDS-karteringsresultate toon dat Bi2O3 'n reduksieproses ondergaan, wat veroorsaak dat hulle suurstof verloor en in groter metaaldeeltjies agglomereer. X-straaldiffraksiepatrone van die BOT- en EOT-katodes bevestig die interpretasie van die EDS-data (Fig. 5c): slegs kristallyne Bi2O3 is in die BOT-katode waargeneem, en kristallyne bimetaal is in die EOT-katode gevind. Om die effek van katodepotensiaal op die oksidasietoestand van die Bi2O3-katodekatalisator te verstaan, is die temperatuur gevarieer van oopkringpotensiaal (+0.3 V teenoor RHE) tot -1.5 V (teenoor RHE). Daar word waargeneem dat die Bi2O3-fase begin verminder word by -0.85 V relatief tot RHE, en 'n afname in die intensiteit van die wit lyn in die randgebied van die spektrum dui daarop dat metalliese Bi tot 90% van RHE verminder word by -1.1 V teen RHE (Fig. 5d). Ongeag die meganisme, is die algehele selektiwiteit van formate by die katode in wese onveranderd, soos afgelei van H2 en CO FE en miersuurvorming, ten spyte van beduidende veranderinge in katodemorfologie, katalisatoroksidasietoestand en mikrokristallyne struktuur.
a Driedimensionele struktuur van die katalisatorlaag en verspreiding van katalisatordeeltjies verkry met behulp van nano-X-straal-CT. Skaalbalk: 10 µm. b Boonste 2: HAADF-STEM-beelde van katodelae van BOT- en EOT-katalisators. Skaalbalk: 1 µm. Onderste 2: Vergrote HADF-STEM- en EDX-beelde van die katodelaag van die EOT-katalisator. Skaalbalk: 100 nm. c X-straaldiffraksiepatrone van BOT- en EOT-katodemonsters. d In situ X-straalabsorpsiespektra van Bi2O3-elektrode in 0.1 M KOH as 'n funksie van potensiaal (0.8 V tot -1.5 V teenoor RHE).
Om presies te bepaal watter geleenthede bestaan ​​om energie-doeltreffendheid te verbeter deur mieresuuroksidasie te inhibeer, is 'n H2-verwysingselektrode gebruik om die bydrae van spanningsverlies39 te identifiseer. By stroomdigthede minder as 500 mA/cm2 bly die katodepotensiaal onder -1.25 V. Die anodiese potensiaal word in twee hoofdele verdeel: die wisselstroomdigtheid HOR en die teoretiese oorspanning HOR 40 wat voorspel word deur die voorheen gemete Bulter-Volmer-vergelyking, en die oorblywende deel is te wyte aan oksidasie mieresuur. As gevolg van die baie stadiger reaksiekinetika in vergelyking met HOR41, kan die klein tempo van mieresuuroksidasiereaksie by die anode lei tot 'n beduidende toename in die anodiese potensiaal. Die resultate toon dat volledige inhibisie van mieresuur-anodiese oksidasie byna 500 mV oorspanning kan uitskakel.
Om hierdie skatting te toets, is die vloeitempo van gedeïoniseerde water (DI) by die anode-inlaat gevarieer om die konsentrasie van die uitvloeisel mieresuur te verminder. Figure 6b en c toon FE, mieresuurkonsentrasie en selspanning as 'n funksie van DI-vloed by die anode teen 200 mA/cm2. Namate die vloeitempo van gedeïoniseerde water van 3,3 mL/min tot 25 mL/min toegeneem het, het die mieresuurkonsentrasie by die anode afgeneem van 0,27 mol/L tot 0,08 mol/L. Ter vergelyking, met behulp van die toebroodjiestruktuur wat deur Xia et al. 30 voorgestel is, is 'n mieresuurkonsentrasie van 1,8 mol/L teen 200 mA/cm2 verkry. Deur die konsentrasie te verlaag, verbeter die algehele FE van mieresuur en verminder die FE van H2 namate die katode-pH meer alkalies word as gevolg van verminderde terugdiffusie van mieresuur. Die verminderde mieresuurkonsentrasie by maksimum DI-vloei het ook mieresuuroksidasie feitlik uitgeskakel, wat 'n totale selspanning van net minder as 1.7 V teen 200 mA/cm2 tot gevolg gehad het. Batterytemperatuur beïnvloed ook die algehele werkverrigting, en die resultate word in Figuur S10 getoon. PCEM-gebaseerde argitekture kan egter energie-doeltreffendheid aansienlik verbeter in die inhibering van mieresuuroksidasie, hetsy deur die gebruik van anodiese katalisators met verbeterde waterstofselektiwiteit teenoor mieresuur of deur toestelwerking.
a Selspanningsonderbreking met behulp van 'n selverwysings-H2-elektrode wat teen 60 °C werk, Pt/C-anode en 80 µm AEM. b FE- en mieresuurkonsentrasies versamel teen 200 mA/cm2 met behulp van verskillende vloeitempo's van anodiese gedeïoniseerde water. c Wanneer die anode mieresuur in verskillende konsentrasies versamel, is die selspanning 200 mA/cm2. Foutbalke verteenwoordig die standaardafwyking van drie verskillende metings. d Minimum verkoopprys afgebreek volgens prestasie teen verskillende gedeïoniseerde watervloeitempo's met behulp van nasionale industriële gemiddelde elektrisiteitspryse van US$0,068/kWh en US$4,5/kg waterstof. (*: Die minimum oksidasietoestand van mieresuur by die anode word aangeneem as 10 M FA, die nasionale gemiddelde industriële elektrisiteitsprys is $0.068/kWh, en waterstof is $4.5/kg. **: Die minimum oksidasietoestand word as mieresuur aangeneem. Die konsentrasie FA by die anode is 1.3 M anode, die verwagte toekomstige elektrisiteitsprys is $0.03/kWh, en die stippellyn verteenwoordig die markprys van 85 gewig% FA.
'n Tegno-ekonomiese analise (TEA) is uitgevoer om die minimum verkoopprys van die brandstofsamestellings onder 'n reeks bedryfstoestande te verkry, soos getoon in Figuur 5d. Metodes en agtergronddata vir TEA kan in die SI gevind word. Wanneer die LC-konsentrasie in die anode-uitlaat hoër is, ten spyte van die hoër selspanning, word die totale koste van die brandstofsamestelling verminder as gevolg van die vermindering in skeidingskoste. As anodiese oksidasie van miersuur geminimaliseer kan word deur katalisatorontwikkeling of elektrodetegnologie, sal die kombinasie van laer selspanning (1.66 V) en hoër FA-konsentrasie in die uitvloeisel (10 M) die koste van elektrochemiese FA-produksie verminder tot 0.74 Amerikaanse dollar/kg (gebaseer op elektrisiteit). (prys) $0.068/kWh en $4.5/kg waterstof42. Boonop, wanneer dit gekombineer word met die geprojekteerde toekomstige koste van hernubare elektrisiteit van $0.03/kWh en waterstof van $2.3/kg, word die FA-afvalwaterteiken verminder tot 1.3 miljoen, wat lei tot 'n finale geprojekteerde produksiekoste van VS$0.66/kg43. Dit is vergelykbaar met huidige markpryse. Dus kan toekomstige pogings wat op elektrodemateriale en -strukture fokus, anodisering verder verminder terwyl werking teen laer selspannings moontlik gemaak word om hoër LC-konsentrasies te produseer.
Samevattend het ons verskeie MEA-strukture met nul gapings vir CO2-reduksie tot mieresuur bestudeer en 'n struktuur voorgestel wat 'n saamgestelde voorwaarts-gepolariseerde bipolêre membraan bevat, insluitend 'n geperforeerde katioonuitruilmembraan (PECM) om die membraanmassa-oordragkoppelvlak vir die gevolglike mieresuur te vergemaklik. Hierdie konfigurasie genereer >96% mieresuur teen konsentrasies tot 0.25 M (teen 'n anode DI-vloeitempo van 3.3 mL/min). Teen hoër DI-vloeitempo's (25 mL/min) het hierdie konfigurasie 'n stroomdigtheid van >80% FE van 200 mA/cm2 teen 1.7 V verskaf met behulp van 'n selarea van 25 cm2. Teen matige anodiese DI-tempo's (10 mL/min) het die PECM-konfigurasie stabiele spanning en hoë mieresuur FE-vlakke vir 55 uur se toetsing teen 200 mA/cm2 gehandhaaf. Die hoë stabiliteit en selektiwiteit wat deur kommersieel beskikbare katalisators en polimeermembraanmateriale bereik word, kan verder verbeter word deur dit te kombineer met geoptimaliseerde elektrokatalisators. Daaropvolgende werk sal fokus op die aanpassing van bedryfstoestande, anodekatalisatorselektiwiteit en MEA-struktuur om mieresuuroksidasie te verminder, wat lei tot 'n meer gekonsentreerde uitvloeisel by laer selspannings. Die eenvoudige benadering tot die gebruik van koolstofdioksied vir mieresuur wat hier aangebied word, elimineer die behoefte aan anoliet- en katolietkamers, toebroodjiekomponente en spesialiteitsmateriale, waardeur selenergie-doeltreffendheid verhoog word en stelselkompleksiteit verminder word, wat dit makliker maak om op te skaal. Die voorgestelde konfigurasie bied 'n platform vir die toekomstige ontwikkeling van tegnies en ekonomies lewensvatbare CO2-omskakelingsaanlegte.
Tensy anders vermeld, is alle chemiese graad materiale en oplosmiddels gebruik soos ontvang. Bismutoksiedkatalisator (Bi2O3, 80 nm) is aangekoop van US Research Nanomaterials, Inc. Polimeerpoeier (AP1-CNN8-00-X) is verskaf deur IONOMR. Omnisolv® handelsmerk N-propanol (nPA) en ultrasuiwer water (18.2 Ω, Milli-Q® Advantage A10 watersuiweringstelsel) is aangekoop van Millipore Sigma. ACS-gesertifiseerde metanol en asetoon word onderskeidelik van VWR Chemicals BDH® en Fisher Chemical aangekoop. Die polimeerpoeier is gemeng met 'n mengsel van asetoon en metanol in 'n verhouding van 1:1 volgens gewig om 'n polimeerdispersie met 'n konsentrasie van 6.5 gewig. te verkry. Berei katalitiese ink voor deur 20 g Bi2O3, ultrasuiwer water, nPA en ionomeerdispersie in 'n 30 ml-fles te meng. Die samestelling het 30 gewig% katalisator, 'n massaverhouding van ionomeer tot katalisator van 0.02 en 'n massaverhouding van alkohol tot water van 2:3 (40 gewig% nPA) bevat. Voor vermenging is 70 g Glen Mills 5 mm sirkoniumslypmateriaal by die mengsel gevoeg. Monsters is vir 26 uur teen 80 rpm op 'n Fisherbrand™ digitale bottelroller geplaas. Laat die ink vir 20 minute staan ​​voor toediening. Bi2O3-ink is op 'n Qualtech outomatiese toediener (QPI-AFA6800) aangewend met behulp van 'n 1/2″ x 16″ laboratorium draadgewikkelde hervulling (RD Specialties – 60 mil deursnee) teen 22°C. 5 mL katalitiese ink is op 'n 7.5 x 8 duim Sigraacet 39 BB koolstofgasdiffusiedraer (brandstofselberging) aangewend deur staafafsetting teen 'n vaste gemiddelde spoed van 55 mm/sek. Plaas hierdie bedekte elektrodes in 'n oond en droog teen 80 °C. Die staafbedekkingsproses en beelde van die GDE-bedekking word in Figure S4a en b getoon. 'n X-straalfluoresensie (XRF) instrument (Fischerscope® XDV-SDD, Fischer-Technolgy Inc. VSA) het bevestig dat die bedekte GDE-lading 3.0 mg Bi2O3/cm2 was.
Vir saamgestelde membraankonfigurasies wat anioonuitruilmembraan (AEM) en geperforeerde CEM bevat, is Nafion NC700 (Chemours, VSA) met 'n nominale dikte van 15 µm as die CEM-laag gebruik. Die anodiese katalisator is direk op die FEM gespuit met 'n ionomeer-tot-koolstofverhouding van 0.83 en 'n bedekkingsarea van 25 cm2. Ondersteunde platinum met 'n groot oppervlakarea (50 gewig% Pt/C, TEC 10E50E, TANAKA edelmetaal) met 'n lading van 0.25 mg Pt/cm2 is as die anodekatalisator gebruik. Nafion D2020 (Ion Power, VSA) is as 'n ionomeer vir die anodelaag van die katalisator gebruik. CEM-perforasie word uitgevoer deur parallelle lyne op die CEM-film met 3 mm-intervalle te sny. Besonderhede van die perforasieproses word in Figure S12b en c getoon. Deur gebruik te maak van X-straal-rekenaartomografie, is bevestig dat die perforasie-gaping 32.6 μm was, soos getoon in Figuur S12d en e. Tydens selmontering is 'n katalisator-bedekte geperforeerde CEM-membraan op 'n 25 cm2 Toray-papier (5 gewig% PTFE behandel, Fuel Cell Store, VSA) geplaas. 'n AEM-membraan (PiperION, Versogen, VSA) met 'n dikte van 25, 40 of 80 μm is bo-op die CEM en toe op die GDE-katode geplaas. Die AEM-membraan is in stukke van 7.5 × 7.5 cm gesny om die hele vloeiveld te bedek en oornag in 1 M kaliumhidroksiedoplossing geweek voor montering. Beide die anode en katode gebruik PTFE-afstandhouers wat dik genoeg is om 'n optimale GDE-kompressie van 18% te bereik. Besonderhede van die batterymonteringsproses word in Figuur S12a getoon.
Tydens toetsing is die saamgestelde sel by 60 °C (30, 60 en 80 °C vir temperatuurafhanklikheidstudies) gehou met 0.8 L/min waterstofgas wat na die anode voorsien is en 2 L/min koolstofdioksied wat na die katode voorsien is. Beide die anodiese en katodiese lugstrome is bevogtig teen 100% relatiewe humiditeit en 259 kPa absolute katodiese druk. Tydens werking is die katodegasstroom gemeng met 1 M KOH-oplossing teen 'n tempo van 2 mL/min om die benutting van die katodekatalisatorbed en ioniese geleiding te bevorder. Meng 'n stroom anodegas met gedeïoniseerde water teen 'n tempo van 10 ml/min om mieresuur by die anode te verwyder. Besonderhede van die toestel se insette en uitsette word in Figuur S5 getoon. Die katode-uitlaatgas bevat CO2 en genereer CO en H2. Die waterdamp word verwyder deur 'n kondensor (lae temperatuur hitteruiler by 2 °C). Die oorblywende gas sal versamel word vir gastydanalise. Die anodevloei sal ook deur 'n kondensor gaan om die vloeistof van die gas te skei. Die afvalwater sal in skoon flessies versamel word en met behulp van vloeistofchronometrie geanaliseer word om die geproduseerde mieresuur te kwantifiseer. Elektrochemiese toetse is uitgevoer met behulp van 'n Garmy-potensiostaat (verwysingsnommer 30K, Gamry, VSA). Voordat die polarisasiekurwe gemeet is, is die sel 4 keer gekondisioneer in die reeks van 0 tot 250 mA/cm2 met behulp van lineêre voltammetrie met 'n skandeerspoed van 2.5 mA/cm2. Polarisasiekurwes is in galvanostatiese modus verkry met die sel vir 4 minute by 'n sekere stroomdigtheid gehou voordat die katodegas en anolietvloeistof gemonster is.
Ons gebruik 'n waterstofverwysingselektrode in die MEA om die katode- en anodiese potensiale te skei. Die struktuur van die verwysingselektrode word in Figuur S6a getoon. 'n Nafion-membraan (Nafion 211, IonPower, VSA) is as 'n ioniese brug gebruik om die MEA-membraan en die verwysingselektrode te verbind. Een punt van die Nafion-strook is gekoppel aan 'n 1 cm2 gasdiffusie-elektrode (GDE) gelaai met 0.25 mg Pt/cm2 (50 gew.% Pt/C, TEC10E50E, TANAKA Precious Metals) wat op 29BC koolstofpapier (Fuel Cell Store, VSA) gesputter is. Spesiale poliëteretherketoon (PEEK) hardeware word gebruik om gasseëling te verkry en goeie kontak tussen die GDE- en Nafion-stroke te verseker, en om die verwysingselektrode aan die brandstofselhardeware te koppel. Die ander punt van die Nafion-strook is gekoppel aan die uitstekende rand van die CEM-battery. Figuur S6b toon die dwarssnit van die verwysingselektrode wat met die MEA geïntegreer is.
Nadat die uitlaatgas deur die kondensor en gas-vloeistofskeier beweeg het, word gasmonsters van die katode geneem. Die versamelde gas is ten minste drie keer geanaliseer met behulp van 'n 4900 Micro GC (10 μm molekulêre sif, Agilent). Monsters is vir 'n spesifieke tydperk (30 sekondes) in inerte multi-laag aluminiumfoelie gasmonster sakke Supel™ (Sigma-Aldrich) versamel en binne twee uur na versameling handmatig in die mikrogaschromatograaf geplaas. Die inspuittemperatuur is op 110°C gestel. Koolstofmonoksied (CO) en waterstof (H2) is geskei op 'n verhitte (105 °C) onder druk (28 psi) 10 m MS5A kolom met behulp van argon (Matheson Gas-Matheson Purity) as die draergas. Hierdie verbindings word opgespoor met behulp van die ingeboude Termiese Geleidingsdetektor (TCD). GC-chromatogramme en CO- en H2-kalibrasiekrommes word in Figuur S7 getoon. Vloeibare mieresuurmonsters is vir 'n spesifieke tyd (120 sekondes) van die anode versamel en met 'n 0.22 μm PTFE-spuitfilter in 2 mL-flessies gefiltreer. Vloeibare produkte in die flessies is geanaliseer met behulp van 'n Agilent 1260 Infinity II bio-inerte hoëprestasie-vloeistofchromatografie (HPLC)-stelsel, waarin 20 μl monster deur 'n outomatiseerder (G5668A) met 'n mobiele fase van 4 mM swaelsuur (H2SO4) teen 'n vloeitempo van 0.6 ml/min (kwaternêre pomp G5654A) ingespuit is. Produkte is geskei op 'n verhitte (35°C, kolomoond G7116A) Aminex HPX-87H 300 × 7.8 mm (Bio-Rad) voorafgegaan deur 'n Micro-Guard Kation H-beskermingskolom. Mieresuur is opgespoor met behulp van 'n diode-skikkingsdetektor (DAD) teen 'n golflengte van 210 nm en 'n bandwydte van 4 nm. Die HPL-chromatogram en mieresuurstandaardkalibrasiekurwe word in Figuur S7 getoon.
Die gasprodukte (CO en H2) FE word bereken met behulp van die volgende vergelyking, en die totale mol gas word bereken met behulp van die ideale gasvergelyking:
Onder hulle: \({n}_{i}\): die aantal elektrone in 'n elektrochemiese reaksie. \(F\): Faraday se konstante. \({C}_{i}\): HPLC vloeibare produk konsentrasie. \(V\): volume van vloeibare monster versamel oor 'n vaste tyd t. \(j\): stroomdigtheid. \(A\): Geometriese area van die elektrode (25 cm2). \(t\): monsternemingstydperk. \(P\): absolute druk. \({x}_{i}\): Molpersentasie gas bepaal deur GC. \(R\): gaskonstante. \(T\): temperatuur.
Die konsentrasie van anodiese katione is gekwantifiseer deur gebruik te maak van induktief gekoppelde plasma-atoomemissiespektroskopie (ICP-OES). Katione wat in die anode kan loog of diffundeer, sluit in Ti, Pt, Bi en K. Met die uitsondering van K, was alle ander katione onder die deteksielimiet. Vorm ione in die oplossing wat die anode verlaat om met protone of ander katione te paar. Daarom kan die suiwerheid van mieresuur bereken word as
Formiaat-/FA-produksie verteenwoordig die hoeveelheid FA wat per kWh elektrisiteit verbruik word, in mol/kWh, geproduseer word. Dit word bereken op grond van stroomdigtheid, selspanning en Faraday-doeltreffendheid onder spesifieke bedryfstoestande.
Bereken die hoeveelheid miersuur wat by die anode geoksideer is gebaseer op die algehele massabalans. Drie mededingende reaksies vind by die katode plaas: waterstofontwikkeling, reduksie van CO2 na CO, en reduksie van CO2 na miersuur. Omdat ons die miersuuroksidasieproses in Anton het, kan miersuur FE in twee dele verdeel word: miersuurversameling en miersuuroksidasie. Die algehele massabalans kan geskryf word as:
Ons het GC gebruik om die hoeveelhede miersuur, waterstof en CO wat deur HPLC versamel is, te kwantifiseer. Daar moet kennis geneem word dat die meeste van die miersuur van die anode versamel is met behulp van die opstelling wat in Aanvullende Figuur S5 getoon word. Die hoeveelheid formate wat van die katodekamer versamel is, is onbeduidend, ongeveer twee ordes van grootte minder, en beloop minder as 0.5% van die totale hoeveelheid SC.
Die kontinue vervoermodel wat hier gebruik word, is gebaseer op vorige werk aan soortgelyke stelsels34. 'n Gekoppelde stelsel van Poisson-Nerst-Planck (PNP) vergelykings word gebruik om waterkonsentrasie en elektrostatiese potensiaal in elektronies en ionies geleidende fases te bepaal. 'n Gedetailleerde oorsig van die onderliggende vergelykings en modelgeometrie word in die SI gegee.
Hierdie stelsel bepaal die konsentrasie van agt waterige stowwe (\({{{{{{{{\rm{C}}}}}}}{{{{{{\rm{O}}}}}}}}_{2 \left ({{{{{{{\rm{aq}}}}}}\right)}\), \({{{{{{{\rm{H}}}}}}}}^{+ }\ ), \ ({{{{{\rm{O}}}}}}{{{{{{\rm{H}}}}}}^{-}\), \({{{{ \rm{ HCO}}}}}}}_{3}^{-}\), \({{{{{{{\rm{CO}}}}}}}_{3}^{ 2-} \ ),\ ({{{{{\rm{HCOOH}}}}}}}\), \({{{{{{\rm{HCOO}}}}}}}}}^{- }\) en \({{{ {{{{\rm{K}}}}}}^{+}\)), elektrostatiese potensiaal in die ioniese geleidende fase (\({\phi }_{I}\ )) en anodiese en katodiese elektrongeleidingsvermoë. Elektrostatiese potensiale in fases (\({\phi }_{A}\) en \({\phi }_{C}\) onderskeidelik). In plaas daarvan word nóg plaaslike elektriese neutraliteit nóg ladingsverspreidingsfunksies gerealiseer nie, die ruimteladingsgebied word direk opgelos met behulp van Poisson se vergelyking; Hierdie benadering stel ons in staat om Donnan-afstotingseffekte direk by die CEM|AEM-, CEM|Porie- en AEM|Porie-koppelvlakke te modelleer. Daarbenewens word poreuse elektrodeteorie (PET) gebruik om die ladingstransport in die anodiese en katodiese lae van die katalisator te beskryf. Na die beste van die outeurs se wete, verteenwoordig hierdie werk die eerste toepassing van PET in stelsels met veelvuldige ruimteladingsgebiede.
GDE BOT- en EOT-katodemonsters is getoets met behulp van 'n Zeiss Xradia 800 Ultra met 'n 8.0 keV X-straalbron, absorpsie- en wyeveldmodusse, en beeldfusie1. 901 beelde is versamel van -90° tot 90° met 'n blootstellingstyd van 50 sekondes. Rekonstruksie is uitgevoer met behulp van 'n terugprojeksiefilter met 'n voxelgrootte van 64 nm. Analise van segmentering en deeltjiegrootteverspreiding is uitgevoer met behulp van spesiaal geskrewe kode.
Elektronmikroskopiese karakterisering behels die inbedding van die toets-MEA's in epoksiehars ter voorbereiding vir ultradun snitte met 'n diamantmes. Die dwarssnit van elke MEA is gesny tot 'n dikte van 50 tot 75 nm. 'n Talos F200X transmissie-elektronmikroskoop (Thermo Fisher Scientific) is gebruik vir skanderende transmissie-elektronmikroskopie (STEM) en energie-dispersiewe X-straalspektroskopie (EDS) metings. Die mikroskoop is toegerus met 'n EDS Super-X-stelsel met 4 vensterlose SDD-detektors en werk teen 200 kV.
Poeier-X-straaldiffraksiepatrone (PXRD) is verkry op 'n Bruker Advance D8 poeier-X-straaldiffraktometer met Ni-gefiltreerde Cu Kα-straling wat teen 40 kV en 40 mA werk. Die skandeerbereik is van 10° tot 60°, die stapgrootte is 0.005°, en die data-insamelingspoed is 1 sekonde per stap.
Die RAS-spektrum aan die rand van die Bi2O3 BiL3-katalisator is gemeet as 'n funksie van potensiaal met behulp van 'n tuisgemaakte sel. Bi2O3 katalitiese ionomeerink is voorberei met behulp van 26.1 mg Bi2O3 gemeng met 156.3 μL ionomeeroplossing (6.68%) en geneutraliseer met 1 M KOH, water (157 μL) en isopropylalkohol (104 μL) om ionomeerink te verkry. Die katalisatorkoëffisiënt is 0.4. Die ink is in reghoekige kolle (10×4 mm) op grafeenvelle aangewend totdat die Bi2O3-katalisatorlading 0.5 mg/cm2 bereik het. Die res van die grafeenvel is met Kapton bedek om hierdie areas van die elektroliet te isoleer. Die katalisatorbedekte grafeenvel is tussen twee PTFE's geplaas en met skroewe aan die selliggaam (PEEK) vasgemaak, Figuur S8. Hg/HgO (1 M NaOH) het as die verwysingselektrode gedien, en koolstofpapier het as die teenelektrode gedien. Die Hg/HgO-verwysingselektrode is gekalibreer met behulp van 'n platinadraad wat in waterstofversadigde 0.1 M KOH gedompel is om alle gemete potensiale na 'n omkeerbare waterstofelektrode (RHE) skaal om te skakel. XRD-spektra is verkry deur die potensiaal van 'n Bi2O3/grafeenplaat-werkelektrode gedompel in 0.1 M KOH, verhit tot 30 °C, te monitor. Die elektroliet sirkuleer in die battery, met die elektrolietinlaat aan die onderkant van die sel en die uitlaat aan die bokant om te verseker dat die elektroliet die katalisatorlaag raak wanneer borrels vorm. 'n CH Instruments 760e-potensiostaat is gebruik om die werkelektrodepotensiaal te beheer. Die potensiaalvolgorde was 'n oopkringpotensiaal: -100, -200, -300, -400, -500, -800, -850, -900, -1000, -1100, -1500 en +700 mV, afhangende van die RHE. Alle iR-potensiale is aangepas.
Bi L3-rand (~13424 eV vir Bi-metaal) X-straalabsorpsie fynstruktuur (XAFS) spektroskopie is uitgevoer op kanaal 10-ID, Advanced Photon Source (APS), Argonne National Fluorescentie Laboratorium. Nasionale Modelmetingslaboratorium. 'n Twee-kristal Si(111) monochromator afgekoel met vloeibare stikstof is gebruik om die X-straalenergie te verstel, en 'n rhodiumbedekte spieël is gebruik om die harmoniese inhoud te verswak. Skandeerenergieë is gevarieer van 13200 tot 14400 eV, en fluoresensie is gemeet met behulp van 'n 5 × 5 silikon PIN-diode-skikking sonder filters of Soller-splete. Die nul-kruisingsenergie van die tweede afgeleide word gekalibreer teen 13271.90 eV deur die L2-rand van die Pt-foelie. As gevolg van die dikte van die elektrochemiese sel, was dit nie moontlik om gelyktydig die spektrum van die verwysingsstandaard te meet nie. Dus is die berekende skandering-tot-skandering verandering in invallende X-straal energie ±0.015 eV gebaseer op herhaalde metings dwarsdeur die eksperiment. Die dikte van die Bi2O3 laag lei tot 'n sekere mate van selfabsorpsie van fluoresensie; die elektrodes handhaaf 'n vaste oriëntasie relatief tot die invallende straal en detektor, wat alle skanderings feitlik identies maak. Nabye-veld XAFS spektrum is gebruik om die oksidasietoestand en chemiese vorm van bismut te bepaal deur vergelyking met die XANES-streek van Bi en Bi2O3 standaarde met behulp van die lineêre kombinasie passing algoritme van Athena sagteware (weergawe 0.9.26), deur kode IFEFFIT 44.
Die data wat die syfers in hierdie artikel en ander gevolgtrekkings van hierdie studie ondersteun, is op redelike versoek van die ooreenstemmende outeur beskikbaar.
Crandall BS, Brix T., Weber RS ​​en Jiao F. Tegno-ekonomiese assessering van groen media-voorsieningskettings H2. Energy Fuels 37, 1441–1450 (2023).
Younas M, Rezakazemi M, Arbab MS, Shah J en Rehman V. Groen waterstofberging en -aflewering: dehidrogenering van miersuur met behulp van hoogs aktiewe homogene en heterogene katalisators. internasionaliteit. J. Gidrog. Energie 47, 11694–11724 (2022).
Nie, R. et al. Onlangse vordering in katalitiese oordraghidrogenering van miersuur oor heterogene oorgangsmetaalkatalisators. AKS-katalogus. 11, 1071–1095 (2021).
Rahimi, A., Ulbrich, A., Kuhn, JJ, en Stahl, SS Mieresuur-geïnduseerde depolimerisasie van geoksideerde lignien tot aromatiese verbindings. Nature 515, 249–252 (2014).
Schuler E. et al. Mieresuur dien as 'n belangrike tussenproduk vir CO2-benutting. green. Chemical. 24, 8227–8258 (2022).
Zhou, H. et al. Vinnige nie-vernietigende fraksionering (≤15 min) van biomassa met behulp van deurvloei-mieresuur vir algehele verbetering van koolhidraat- en lignieninhoud. Chemistry and Chemistry 12, 1213–1221 (2019).
Calvi, CH et al. Verbeterde groei van Cupriavidus necator H16 op formate deur gebruik te maak van aanpasbare laboratorium evolusionêre inligtingsingenieurswese. Metaboliete. ingenieur. 75, 78–90 (2023).
Ishai, O. en Lindner, SN Gonzalez de la Cruz, J., Tenenboim, H. en Bar-Even, A. Bio-ekonomie van formate. huidige. Opinie. Chemiese. biologie. 35, 1–9 (2016).