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Electrochemical CO₂ Reduction : Tailoring Catalyst Layers in Gas Diffusion Electrodes

Titelangaben

Junge Puring, Kai ; Siegmund, Daniel ; Timm, Jana ; Möllenbruck, Florian ; Schemme, Steffen ; Marschall, Roland ; Apfel, Ulf-Peter:
Electrochemical CO₂ Reduction : Tailoring Catalyst Layers in Gas Diffusion Electrodes.
In: Advanced Sustainable Systems. Bd. 5 (2021) Heft 1 . - 2000088.
ISSN 2366-7486
DOI: https://doi.org/10.1002/adsu.202000088

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Projektfinanzierung: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Abstract

The electrochemical conversion of CO2 into commodity chemicals or fuels is an attractive reaction for sustainable CO2 utilization. In this context, the application of gas diffusion electrodes is promising due to efficient CO2 mass transport. Herein, a scalable and reproducible method is presented for polytetrafluoroethylene (PTFE)-bound copper gas diffusion electrodes (GDEs) via the dry-pressing method and compositional parameters are emphasized to alter such electrodes. The assembly of the catalytic layer plays a critical role in the electrode performance, as elevated bulk hydrophobicity coupled with good surface wettability is observed to offer highest performance in 0.5 m KHCO3. With optimized electrodes, formate, CO, and H2 are obtained at a current density of 25 mA cm−2 as main products in 1 m KOH in faradaic efficiencies (FEs) of 27%, 30%, and 36%. At 200 mA cm−2, an altered product composition with ethylene (33% FE) and ethanol (9% FE) along with H2 (33% FE) is observed. In addition, n-propanol is observed with 7% faradaic efficiency. The results indicate that the composition of the GDE has a severe influence on the electrode performance and setting proper hydrophobicity gradients within the electrode is key toward developing a successful electrochemical CO2 reduction.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Keywords: Carbon dioxid; Copper; Electrocatalysis; Ethylene; Gas diffusion electrodes
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Lehrstuhl Physikalische Chemie III
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Lehrstuhl Physikalische Chemie III > Lehrstuhl Physikalische Chemie III - Univ.-Prof. Dr. Roland Marschall
Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Eingestellt am: 16 Feb 2021 09:17
Letzte Änderung: 25 Okt 2023 09:52
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/63085