电化学二氧化碳(CO₂)转化为碳氢化合物燃料，例如甲烷(CH4)，为可再生电力的长期和大规模储存提供了一个有前途的解决方案。为了实现这项技术，CO2到CH₄的转化必须在高电流下实现高选择性和能源效率。

在这里，女王大学Cao-Thang Dinh报道了一种电化学转化系统，该系统具有质子碳酸氢盐-CO₂传质管理以及原位铜(Cu)活化策略，可在高电流下实现高CH₄选择性。

文章要点

1）研究发现，开放矩阵铜电极通过结合溶解的CO₂和从碳酸氢盐原位产生的CO₂来维持足够的局部CO₂浓度。通过交流电操作的原位Cu活化呈现并保持催化剂对CH4的高选择性。

2）这些策略的组合导致CH₄法拉第效率在宽电流密度范围(100–750 mA cm^-2)内超过70%，在500 mA cm^-2的电流密度下至少稳定12小时。该系统还在气体产品流中提供浓度为23.5%的CH₄。

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Obasanjo, C.A., Gao, G., Crane, J. et al. High-rate and selective conversion of CO2 from aqueous solutions to hydrocarbons. Nat Commun 14, 3176 (2023).

DOI：10.1038/s41467-023-38963-y

https://doi.org/10.1038/s41467-023-38963-y