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當(dāng)使用可再生電力供電時(shí)，將CO₂電化學(xué)還原為多碳產(chǎn)物（C₂₊），為獲得有價(jià)值的化學(xué)品和燃料提供了途徑。在傳統(tǒng)的中性介質(zhì)CO₂轉(zhuǎn)化為C₂₊器件中，多達(dá)70%的輸入CO₂穿過(guò)電池并與陽(yáng)極產(chǎn)生的氧氣混合，從該流中回收CO₂會(huì)增加顯著的能量損失。

基于此，加拿大多倫多大學(xué)Edward H. Sargent和David Sinton（共同通訊作者）等人報(bào)道了利用液-液陽(yáng)極工藝可以通過(guò)簡(jiǎn)便的氣液分離回收交叉的CO₂，而無(wú)需額外的能量輸入：陽(yáng)極尾氣與新鮮的CO₂原料一起直接送入陰極輸入。

多倫多大學(xué)Nat. Commun.：無(wú)需分離CO2電還原系統(tǒng)中陽(yáng)極氣體

在文中，作者證明了將CO₂RR與中性介質(zhì)中的全液體陽(yáng)極反應(yīng)配對(duì)，在可再生化學(xué)品和燃料的電合成中結(jié)合了高碳效率和低能量輸入。實(shí)施該策略的一個(gè)關(guān)鍵是將陰極和陽(yáng)極上的催化劑質(zhì)量負(fù)載配對(duì)，以最大限度地提高CO₂RR產(chǎn)物選擇性并同時(shí)最大限度地降低陽(yáng)極OER選擇性。穿過(guò)陽(yáng)極的CO₂從陽(yáng)極下游回收，純度>99%。

此外，通過(guò)將CO₂回流到上游陰極，該策略實(shí)現(xiàn)了高達(dá)75%的高CO₂轉(zhuǎn)化率。該組合系統(tǒng)在100 mA cm^-2的電流密度下實(shí)現(xiàn)了1.90 V的低全電池電位和C₂₊產(chǎn)物的穩(wěn)定電合成超過(guò)80 h，同時(shí)保持45%的高CO₂轉(zhuǎn)化率。

考慮到總電力和下游分離能源成本，該方法的總能源強(qiáng)度為每噸乙烯生產(chǎn)262 GJ，比以前的CO₂RR電解槽低約 46%。該工作為CO₂RR電解中的高碳效率提供了一條途徑。

Eliminating the need for anodic gas separation in CO₂ electroreduction systems via liquid-to-liquid anodic upgrading. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-30677-x.

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