Электрохимическое восстановление диоксида углерода до формиата в кислом электролите в сажевом газодиффузионном электроде со свинцовым катализатором

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследована возможность электросинтеза формиата из СО2 при плотности тока 50–190 мА/см2 в сернокислых водных растворах (рН 2–2.5), в газодиффузионном электроде со свинцовым электрокатализатором, нанесенным на ацетиленовую сажу. Показано, что при соответствующем подборе состава электролита можно вести процесс электросинтеза с параметрами, практически мало отличающимися от таковых в щелочных растворах. Наибольший выход по току в 74% получен при потенциале –1.89 В, плотности тока 150 мА/см2 в электролите: 0.5 М К2SO4 + 0.083 М Н2SO4.

Об авторах

Г. А. Колягин

Институт химии и химической технологии СО РАН, Федеральный исследовательский центр
“Красноярский научный центр СО РАН”

Email: kolyagin@icct.ru
Россия, 660036, Красноярск, Академгородок, 50, стр. 24

О. П. Таран

Институт химии и химической технологии СО РАН, Федеральный исследовательский центр
“Красноярский научный центр СО РАН”

Автор, ответственный за переписку.
Email: kolyagin@icct.ru
Россия, 660036, Красноярск, Академгородок, 50, стр. 24

Список литературы

  1. Rabiee, H., Ge, L., Zhang, X., Hu, S., Li, M., and Yuan, Z., Gas diffusion electrodes (GDEs) for electrochemical reduction of carbon dioxide, carbon monoxide, and dinitrogen to value-added products: a review, Energy Environ. Sci., 2021, vol. 14, p. 1959.
  2. Корниенко, В.Л., Колягин, Г.А., Таран, О.П. Электрокаталитическое восстановление диоксида углерода до муравьиной кислоты на газодиффузионных электродах на основе Sn и Bi в водных средах (обзор). Электрохимия. 2022. Т. 58. С. 443. [Kornienko, V.L., Kolyagin, G.A., and Taran, O.P., Electrocatalytic reduction of carbon dioxide to formic acid on Sn- and Bi-based gas-diffusion electrodes in aqueous media (a Review), Russ. J. Electrochem., 2022, vol. 58, p. 647.]
  3. Yang, Z., Oropeza, F.E., and Zhang, K.H.L., P-block metal-based (Sn, In, Bi, Pb) electrocatalysts for selective reduction of CO2 to formate, APL Mater., 2020, vol. 8, p. 060901.
  4. Chatterjee, S., Dutta, I., Lum, Y., Lai, Z., and Huang, K.-W., Enabling storage and utilization of low-carbon electricity: power to formic acid, Energy Environ. Sci., 2021, vol. 14, p. 1194.
  5. Oßkopp, M., Lowe, A., Lobo, C.M.S., Baranyai, S., Khoza, T., Auinger, M., and Klemm, E., Producing formic acid at low pH values by electrochemical CO2 reduction, J. CO2 Utilization, 2022, vol. 56, p. 101823.
  6. Li, M., Idros, M. N., Wu, Y., Burdyny, T., Garg, S., Zhao, X. S., Wang, G., and Rufford, T. E., The role of electrode wettability in electrochemical reduction of carbon dioxide, J. Mater. Chem. A, 2021, vol. 9, p. 19369.
  7. Leonard, McL. E., Clarke, L. E., Forner-Cuenca, A., Brown, S. M., and Brushett, F. R., Investigating electrode flooding in a flowing electrolyte, gas-fed carbon dioxide electrolyzer, ChemSusChem, 2020, vol. 13, p. 400.
  8. Zhang, X., Zhao, X., Zhu, P., Adler, Z., Wu, Z-Yu., Liu, Y., and Wang, H., Electrochemical oxygen reduction to hydrogen peroxide at practical rates in strong acidic media, Nature communications, 2022, vol. 13, p. 288.
  9. Колягин, Г.А., Васильева, И.С., Корниенко, В.Л. Влияние состава кислых растворов и присутствия органических кислот на электровосстановление кислорода до пероксида водорода в газодиффузионном электроде. Электрохимия. 2011. Т. 47. С. 303. [Kolyagin, G. A., Vasil’eva, I. S., and Kornienko, V. L., Effects of the сomposition of аcid solutions and the presence of organic acids on oxygen electroreduction to hydrogen peroxide in a carbon black gas diffusion electrode, Russ. J. Electrochem., 2011, vol. 47, p. 282.]
  10. Колягин, Г.А., Кенова, Т.А. Таран, О.П. Электрохимическое восстановление диоксида углерода до формиата в сажевом газодиффузионном электроде со свинцовым катализатором. Журн. Сиб. федер. универ. Химия. 2022. Т. 15. С. 601. [Kolyagin, G.A., Kenova, T.A., and Taran, O.P., Electrochemical reduction of carbon dioxide to formate in acetylene black gas diffusion electrode with a lead catalyst, J. Sib. Fed. Univ. Chem., 2022, vol. 15, p. 601.]
  11. Бауэр, К. Анализ органических соединений. М.: Изд-во иностр. лит., 1953. 488 с. [Bauer, K. Analysis of organic compounds (in Russian), M.: Publ. house of foreign literature, 1953. 488 p.]

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (26KB)
Метаданные

© Г.А. Колягин, О.П. Таран, 2023