SNUEI

Bipolar membrane electrolyzers enable high single-pass CO2 electroreduction to multicarbon products

2022 · Nature Communications

저자

Ke Xie, Rui Kai Miao, Adnan Ozden, Shijie Liu, Zhu Chen, Cao‐Thang Dinh, Jianan Erick Huang, Qiucheng Xu, Christine M. Gabardo, 이건희 (Geonhui Lee), Jonathan P. Edwards, Colin P. O’Brien, Shannon Wachter Boettcher, David A. Sinton, Edward Hartley Sargent

연구주제

CO2 Reduction Techniques and Catalysts · Carbon dioxide utilization in catalysis · Electrocatalysts for Energy Conversion

NTIS 과학기술표준분류

에너지/자원만에너지·환경·원자력 확장

에너지/자원 > 온실가스 처리 > CO2 전환기술에너지 외

배정 근거: AI 키워드가 잡은 NTIS 과제의 분류(정책 연계 맵과 같은 방법).

AI 연구 키워드·방법

바이폴라 막 탄산염 크로스오버 전기화학적 CO2 환원 다탄소 생성물(C2+) single pass co2 conversion

키워드 (OpenAlex)

electrochemical CO2 reduction multi-carbon products alkaline electrolyzer

초록

Abstract In alkaline and neutral MEA CO2 electrolyzers, CO2 rapidly converts to (bi)carbonate, imposing a significant energy penalty arising from separating CO2 from the anode gas outlets. Here we report a CO2 electrolyzer uses a bipolar membrane (BPM) to convert (bi)carbonate back to CO2, preventing crossover; and that surpasses the single-pass utilization (SPU) limit (25% for multi-carbon products, C2+) suffered by previous neutral-media electrolyzers. We employ a stationary unbuffered catholyte layer between BPM and cathode to promote C2+ products while ensuring that (bi)carbonate is converted back, in situ, to CO2 near the cathode. We develop a model that enables the design of the catholyte layer, finding that limiting the diffusion path length of reverted CO2 to ~10 μm balances the CO2 diffusion flux with the regeneration rate. We report a single-pass CO2 utilization of 78%, which l…

이 논문을 지원한 국가R&D 과제 (NTIS 성과)

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교수 1

이건희

연구주제 1

CO2 Reduction Techniques and Catalysts

정책분야 1

온실가스 처리

키워드 4

전기화학적 CO2 환원 · 다탄소 생성물(C2+) · 바이폴라 막 · 탄산염 크로스오버