א דאנק פארן באזוכן Nature.com. די ווערסיע פון ​​בראַוזער וואָס איר ניצט האט באַגרענעצטע CSS שטיצע. פֿאַר די בעסטע רעזולטאַטן, רעקאָמענדירן מיר אַז איר זאָלט ניצן אַ נייערע ווערסיע פון ​​אייער בראַוזער (אָדער דיאַקטיווירן קאָמפּאַטיביליטי מאָדע אין אינטערנעט עקספּלאָרער). אין דער דערווייל, צו זיכער מאַכן אָנגייענדיקע שטיצע, ווייַזן מיר דעם וועבזייטל אָן סטיילינג אָדער דזשאַוואַסקריפּט.
עלעקטראָכעמישע רעדוקציע פון ​​קוילן דייאַקסייד צו פאָרמיק זויער איז אַ פּראַמישינג וועג צו פֿאַרבעסערן קוילן דייאַקסייד נוצן און האט פּאָטענציעל אַפּלאַקיישאַנז ווי אַ הידראָגען סטאָרידזש מעדיום. אין דעם אַרבעט, אַ נול-גאַפּ מעמבראַן עלעקטראָד אַסעמבלי אַרכיטעקטור איז דעוועלאָפּעד פֿאַר די דירעקט עלעקטראָכעמישע סינטעז פון פאָרמיק זויער פון קוילן דייאַקסייד. א שליסל טעקנאַלאַדזשיקאַל אַדוואַנסמאַנט איז די פּערפאָרייטיד קאַטיאָן וועקסל מעמבראַן, וואָס, ווען געניצט אין אַ פאָרווערטס בייאַסד בייפּאָולאַר מעמבראַן קאַנפיגיעריישאַן, אַלאַוז פאָרמיק זויער געשאפן בייַ די מעמבראַן צובינד צו זיין דיספּלייסט דורך די אַנאָדיק לויפן פעלד אין קאַנסאַנטריישאַנז ווי נידעריק ווי 0.25 M. אָן נאָך סענדוויטש קאַמפּאָונאַנץ צווישן די אַנאָדע און קאַטאָדע, די קאָנצעפּט יימז צו נוצן יגזיסטינג באַטאַרייע מאַטעריאַלס און דיזיינז פּראָסט אין ברענוואַרג סעלז און הידראָגען עלעקטראָליזיס, אַלאַוינג פֿאַר אַ פאַסטער יבערגאַנג צו סקייל-אַרויף און קאַמערשאַליזיישאַן. אין אַ 25 קוביק סענטימעטער צעל, די פּערפאָרייטיד קאַטיאָן וועקסל מעמבראַן קאַנפיגיעריישאַן גיט >75% פאַראַדיי עפעקטיווקייַט פֿאַר פאָרמיק זויער בייַ <2 V און 300 mA/cm2. מער וויכטיק, אַ 55-שעה סאַסטיינאַביליטי טעסט בייַ 200 mA/cm2 האט געוויזן סטאַביל פאַראַדיי עפעקטיווקייַט און צעל וואָולטידזש. א טעכנא-עקאנאמישע אנאליז ווערט גענוצט צו אילוסטרירן וועגן צו דערגרייכן קאסטן-פאריטעט מיט היינטיגע פארמיק-זויער פראדוקציע מעטאדן.
עלעקטראָכעמישע רעדוקציע פון ​​קוילן דייאַקסייד צו פאָרמיק זויער ניצן רינואַבאַל עלעקטרע איז געוויזן צו רעדוצירן פּראָדוקציע קאָסטן מיט ביז 75%1 קאַמפּערד צו טראדיציאנעלן פאַסאַל ברענשטאָף-באזירט מעטהאָדס. ווי אנגעוויזן אין דער ליטעראַטור2,3, פאָרמיק זויער האט אַ ברייט קייט פון אַפּלאַקיישאַנז, פון אַן עפעקטיוו און עקאָנאָמיש מיטל פון סטאָרינג און טראַנספּאָרטינג הידראָגען צו אַ רוי מאַטעריאַל פֿאַר די כעמישער אינדוסטריע4,5 אָדער די ביאָמאַסע אינדוסטריע6. פאָרמיק זויער איז אפילו געווען יידענטיפיצירט ווי אַ רוי מאַטעריאַל פֿאַר סאַבסאַקוואַנט קאַנווערזשאַן אין סאַסטיינאַבאַל דזשעט ברענשטאָף ינטערמידייץ ניצן מעטאַבאַליק אינזשעניריע7,8. מיט דער אַנטוויקלונג פון פאָרמיק זויער עקאָנאָמיק1,9, עטלעכע פאָרשונג אַרבעט האָבן פאָוקיסט אויף אָפּטימיזינג קאַטאַליסט סעלעקטיוויטי10,11,12,13,14,15,16. אָבער, פילע השתדלות פאָרזעצן צו פאָקוס אויף קליין H-סעלז אָדער פליסיק לויפן סעלז אַפּערייטינג אין נידעריק קראַנט געדיכטקייַט (<50 mA/cm2). כדי צו רעדוצירן קאסטן, דערגרייכן קאמערציאליזאציע און פארגרעסערן די נאכפאלגנדע מארקעט דורכדרינגונג, מוז עלעקטראכעמישע קוילן דייאקסייד רעדוקציע (CO2R) ווערן דורכגעפירט ביי הויכע שטראָם געדיכטקייטן (≥200 mA/cm2) און פאראדיי עפעקטיווקייט (FE)17 בשעת מאקסימיזירן מאטעריאל נוצן און ניצן באטעריע קאמפאנענטן פון די טעכנאלאגיע ברענשטאָף צעלן און וואסער עלעקטראליז ערלויבן CO2R דעווייסעס צו נוצן די עקאנאמיעס פון וואָג18. דערצו, כדי צו פארגרעסערן די נוצלעכקייט פון פראדוקציע און פארמיידן נאָך דאַונסטרים פּראַסעסינג, זאָל מען ניצן פאָרמיק זויער ווי דער לעצט פּראָדוקט אלא ווי פאָרמאַט זאַלץ19.
אין דעם ריכטונג, זענען לעצטנס געמאכט געוואָרן אָנשטרענגונגען צו אַנטוויקלען אינדוסטריעל באַטייַטיק CO2R פֿאָרמאַט/פאָרמיק זויער באַזירט גאַז דיפוזיע עלעקטראָד (GDE) דעוויסעס. אן אויספירלעכע איבערבליק דורך פערנאַנדעז-קאַסאָ און אַנדערע 20 סאַמערייזט אַלע עלעקטראָכעמישע צעל קאָנפיגוראַציעס פֿאַר די קאַנטיניואַס רעדוקציע פון ​​CO2 צו פאָרמיק זויער/פאָרמאַט. בכלל, קענען אלע עקזיסטירנדע קאנפיגוראציעס ווערן צעטיילט אין דריי הויפט קאטעגאריעס: 1. דורכפלוס-קאטאליטן19,21,22,23,24,25,26,27, 2. איין מעמבראן (קאטיאן אויסטויש מעמבראן (CEM)28 אדער אניאן אויסטויש מעמבראן (AEM)29 און 3. סענדוויטש קאנפיגוראציע15,30,31,32. פארפּשוטעטע קראָס-סעקשאַנז פון די קאנפיגוראציעס ווערן געוויזן אין פיגור 1a. פאר די פלוס קאנפיגוראציע פון ​​די קאטאליט, ווערט אן עלעקטראליט קאמער באשאפן צווישן די מעמבראן און די קאטאדע פון ​​די GDE. דורכפלוס-קאטאליט ווערט גענוצט צו שאפן יאָן קאַנאַלן אין די קאטאדע שיכט פון די קאַטאַליסט33, כאָטש איר נויטווענדיקייט צו קאָנטראָלירן פאָרמאַט סעלעקטיוויטי איז דעבאַטירט34. אָבער, די קאנפיגוראציע איז גענוצט געוואָרן דורך טשען און אַנדערע. ניצנדיק א SnO2 קאטאדע אויף א קאַרבאָן סאַבסטראַט מיט א 1.27 מם דיק קאטאליט שיכט, איז ביז 90% FE35 ביי 500 mA/cm2 דערגרייכט געוואָרן. די קאָמבינאַציע פון ​​א דיק קאטאליט שיכט און א ריווערס-בייאַזד בייפּאָולאַר מעמבראַנע (BPM) וואָס באגרענעצט יאָן אַריבערפירן גיט אַן אָפּערייטינג וואָולטידזש פון 6 V און אַן ענערגיע עפעקטיווקייט פון 15%. צו פֿאַרבעסערן ענערגיע עפעקטיווקייט, האָבן לי און אַנדערע, ניצנדיק אַן איינציקע CEM קאָנפיגוראַציע, דערגרייכט אַן FE 29 פון 93.3% ביי אַ פראַקשאַנאַל קראַנט געדיכטקייט פון 51.7 mA/cm2. דיאַז-סיינז און אַנדערע 28 האָבן גענוצט אַ פילטער פּרעסע מיט אַן איינציקער CEM מעמבראַנע ביי אַ קראַנט געדיכטקייט פון 45 mA/cm2. אָבער, אַלע מעטאָדן האָבן פּראָדוצירט פֿאָרמאַט אַנשטאָט דעם בילכער פּראָדוקט, פאָרמיק זויער. אין דערצו צו נאָך פּראַסעסינג רעקווירעמענץ, אין CEM קאָנפיגוראַציעס, קענען פֿאָרמאַטן ווי KCOOH שנעל אָנקלייַבן אין די GDE און פלוס פעלד, וואָס פאַרשאַפן טראַנספּאָרט ריסטריקשאַנז און עווענטועל צעל דורכפאַל.
פארגלייך פון די דריי מערסט בארימטע CO2R צו פֿאָרמאַט/פאָרמיק זויער קאָנווערזשאַן מיטל קאָנפיגוראַציעס און די אַרכיטעקטור פארגעשטעלט אין דעם לערנען. ב פארגלייך פון גאַנץ קראַנט און פֿאָרמאַט/פאָרמיק זויער טראָגן פֿאַר קאַטהאָליט קאָנפיגוראַציעס, סענדוויטש קאָנפיגוראַציעס, איין CEM קאָנפיגוראַציעס אין דער ליטעראַטור (געוויזן אין סאַפּלעמענטאַרי טאַבעלע S1) און אונדזער אַרבעט. אָפענע מאַרקס אָנווייַזן די פּראָדוקציע פון ​​פֿאָרמאַט לייזונג, און האַרט מאַרקס אָנווייַזן די פּראָדוקציע פון ​​פאָרמיק זויער. *קאָנפיגוראַציע געוויזן ניצן הידראָגען ביי דער אַנאָדע. ג נול-גאַפּ MEA קאָנפיגוראַציע ניצן אַ קאָמפּאָסיט בייפּאָולאַר מעמבראַנע מיט אַ פּערפאָרירט קאַטיאָן וועקסל שיכטע אַפּערייטינג אין פאָרווערד בייאַס מאָדע.
כדי צו פארמיידן פארמאט פארמאציע, האבן פראיעטא און אנדערע 32 גענוצט א ספלייטלאזע פילטער פרעסע קאנפיגוראציע אין וועלכער דעיאניזירט וואסער פליסט דורך די צווישן-שיכט. די סיסטעם קען דערגרייכן >70% CE אין די שטראם געדיכטקייט קייט פון 50–80 mA/cm2. ענליך, האבן יאנג און אנדערע 14 פארגעשלאגן די נוצן פון א סארט עלעקטראליט צווישן די CEM און AEM צו פארבעסערן די פארמאציע פון ​​פארמיק זויער. יאנג און אנדערע 31,36 האבן דערגרייכט 91.3% FE אין א 5 cm2 צעל ביי 200 mA/cm2, פראדוצירנדיג א 6.35 wt% פארמיק זויער לייזונג. קסיא און אנדערע ניצנדיג א ענליכע קאנפיגוראציע, איז 83% קאנווערזיע פון ​​קוילן דיאקסייד (CO2) צו פארמיק זויער FE דערגרייכט געווארן ביי 200 mA/cm2, און די סיסטעם האלטבארקייט איז געטעסט געווארן פאר 100 שעה 30 מינוט. כאטש קליין-מאסשטאב רעזולטאטן זענען פארשפרעכנד, מאכן די פארגרעסערטע קאסטן און קאמפלעקסיטעט פון פאראזע יאן אויסטויש רעסינס עס שווער צו סקאלירן צווישן-שיכט קאנפיגוראציעס צו גרעסערע סיסטעמען (למשל, 1000 cm2).
כדי צו וויזואַליזירן דעם נעץ-עפעקט פון די פֿאַרשידענע דיזיינס, האָבן מיר טאַבעלירט די פֿאָרמאַט/פֿאָרמיק זויער פּראָדוקציע פּער קווה פֿאַר אַלע סיסטעמען וואָס זענען פריער דערמאָנט געוואָרן און זיי אויסגעשטעלט אין פֿיגור 1ב. עס איז קלאָר דאָ אַז יעדע סיסטעם וואָס כּולל אַ קאַטאָליט אָדער צווישן-שיכט וועט דערגרייכן איר העכסטן פאָרשטעלונג ביי נידעריקע קראַנט-דענסאַטיז און דעגראַדירן ביי העכערע קראַנט-דענסאַטיז, וואו דער אָהמישער גרענעץ קען באַשטימען די צעל וואָולטאַזש. דערצו, כאָטש די ענערגיע-עפֿעקטיווע CEM קאָנפיגוראַציע גיט די העכסטע מאָלאַרע פֿאָרמיק זויער פּראָדוקציע פּער קווה, קען זאַלץ-אויפבוי פירן צו אַ שנעלער פאָרשטעלונג-דעגראַדאַציע ביי הויכע קראַנט-דענסאַטיז.
כדי צו פארמינדערן די פריער באהאנדענע דורכפאל מאָדעס, האבן מיר אנטוויקלט א מעמבראן עלעקטראָד אַסעמבלי (MEA) וואָס אנטהאלט א קאָמפּאָזיט פאָרווערטס בייאַסד BPM מיט א פּערפאָרירט קאַטיאָן וועקסל מעמבראַן (PCEM). די אַרכיטעקטור ווערט געוויזן אין פיגור 1c. וואַסערשטאָף (H2) ווערט אריינגעפירט אין דער אַנאָדע צו דזשענערירן פּראָטאָנען דורך א וואַסערשטאָף אַקסאַדיישאַן רעאַקציע (HOR). א PCEM שיכט ווערט אריינגעפירט אין דער BPM סיסטעם צו דערלויבן פאָרמאַט יאָנען דזשענערייטאַד ביי דער קאַטאָדע צו דורכגיין די AEM, זיך פארבינדן מיט פּראָטאָנען צו פארמירן פאָרמיק זויער ביי דער BPM צובינד און אינטערסטיציעל פּאָרעס פון די CEM, און דאַן ארויסגיין דורך די GDE אַנאָדע און פלוס פעלד. ניצנדיק דעם קאָנפיגוראַציע, האבן מיר דערגרייכט >75% FE פון פאָרמיק זויער ביי <2 V און 300 mA/cm2 פאר א 25 cm2 צעל שטח. וויכטיגער, דער פּלאַן נוצט קאמערציעל בנימצא קאָמפּאָנענטן און האַרדווער אַרכיטעקטורן פאר ברענשטאָף צעל און וואַסער עלעקטראָליזיס פאַבריקן, דערלויבנדיק א שנעלערע צייט צו סקיילן. קאַטאָליט קאָנפיגוראַציעס אנטהאלטן קאַטאָליט פלוס קאַמערן וואָס קענען פאַרשאַפן א דרוק ימבאַלאַנס צווישן די גאַז און פליסיק פאַסעס, ספּעציעל אין גרעסערע צעל קאָנפיגוראַציעס. פֿאַר סענדוויטש סטרוקטורן מיט פּאָרעזע שיכטן פון פליסיק שטראָם, זענען באַדייטנדיקע השתדלות נויטיק צו אָפּטימיזירן די פּאָרעזע צווישן-שיכט צו רעדוצירן דרוק-פאַל און קאַרבאָן-דייאַקסייד אַקומולאַציע אין דער צווישן-שיכט. ביידע פון ​​די קענען פירן צו שטערונג פון צעלולאַרע קאָמוניקאַציעס. עס איז אויך שווער צו פּראָדוצירן פרייַ-שטייענדיקע דין פּאָרעזע שיכטן אויף אַ גרויסן מאָסשטאַב. אין קאַנטראַסט, די פארגעלייגטע נייע קאָנפיגוראַציע איז אַ נול-גאַפּ MEA קאָנפיגוראַציע וואָס כּולל נישט קיין שטראָם קאַמער אָדער צווישן-שיכט. קאַמפּערד צו אַנדערע עקזיסטירנדיקע עלעקטראָכעמישע צעלן, איז די פארגעלייגטע קאָנפיגוראַציע יינציק אין דעם אַז עס אַלאַוז דירעקט סינטעז פון פאָרמיק זויער אין אַ סקאַלירבאַר, ענערגיע-עפעקטיוו, נול-גאַפּ קאָנפיגוראַציע.
כדי צו אונטערדריקן וואסערשטאף עוואלוציע, האבן גרויס-מאסשטאב CO2 רעדוקציע אנשטרענגונגען גענוצט MEA און AEM מעמבראן קאנפיגוראציעס אין קאמבינאציע מיט הויך מאלאר קאנצענטראציע עלעקטראליטעס (למשל, 1-10 M KOH) צו שאפן אלקאלישע באדינגונגען ביי דער קאטאדע (ווי געוויזן אין פיגור 2a). אין די קאנפיגוראציעס, פארמאט יאנען וואס ווערן געשאפן ביי דער קאטאדע גייען דורך די מעמבראן ווי נעגאטיוו געלאדענע מינים, דערנאך ווערט KCOOH געשאפן און פארלאזט די סיסטעם דורך דעם אנאדישן KOH שטראם. כאטש פארמאט FE און צעל וואלטאזש זענען געווען אנפאנגס גינסטיג ווי געוויזן אין פיגור 2b, האבן סטאביליטעט טעסטן רעזולטירט אין א רעדוקציע אין FE פון בערך 30% אין נאר 10 שעה (פיגור S1a-c). עס זאל באמערקט ווערן אז די נוצונג פון 1 M KOH אנאליט איז קריטיש צו מינימיזירן אנאדיש איבערוואלטאזש אין אלקאלישע זויערשטאף עוואלוציע רעאקציע (OER) סיסטעמען37 און דערגרייכן יאָן צוטריטלעכקייט אין דער קאטאדע קאטאליסטאר בעט33. ווען די אנאליט קאנצענטראציע ווערט רעדוצירט צו 0.1 M KOH, פארגרעסערן זיך ביידע צעל וואלטאזש און פארמיק זויער אקסידאציע (פארלוסט פון פארמיק זויער) (פיגור S1d), אילוסטרירנדיג א נול-סומע טרעיד-אף. דער גראַד פון פֿאָרמאַט אַקסאַדיישאַן איז געווען אַססעססעד ניצן די קוילעלדיק מאַסע וואָג; פֿאַר מער פרטים, זען די "מעטאָדן" אָפּטיילונג. די פאָרשטעלונג ניצן MEA און איין CEM מעמבראַן קאַנפיגיעריישאַנז איז אויך געווען געלערנט, און די רעזולטאַטן זענען געוויזן אין פיגור S1f,g. FE פֿאָרמאַט געזאמלט פון די קאַטאָדע איז געווען >60% ביי 200 mA/cm2 אין די אָנהייב פון די פּרובירן, אָבער געשווינד דעגראַדעד ין צוויי שעה רעכט צו קאַטאָדע זאַלץ אַקיומיאַליישאַן דיסקוטירט פריער (פיגור S11).
סכעמאטישע דיאַגראַמע פון ​​אַ נול-גאַפּ MEA מיט CO2R ביי דער קאַטאָדע, הידראָגען אַקסאַדיישאַן רעאַקציע (HOR) אדער OER ביי דער אַנאָדע, און איין AEM מעמבראַנע אין צווישן. ב FE און צעל וואָולטידזש פֿאַר דעם קאָנפיגוראַציע מיט 1 M KOH און OER וואָס פליסט ביי דער אַנאָדע. טעות באַרס רעפּרעזענטירן די סטאַנדאַרט דיווייישאַן פון דרייַ פאַרשידענע מעסטונגען. אין FE און סיסטעם צעל וואָולטידזש מיט H2 און HOR ביי דער אַנאָדע. פאַרשידענע פארבן ווערן גענוצט צו אונטערשיידן פֿאָרמאַט און פאָרמיק זויער פּראָדוקציע. ד סכעמאטישע דיאַגראַמע פון ​​MEA מיט BPM פארשויבן פאָרויס אין דער מיט. FE און באַטאַרייע וואָולטידזש קעגן צייט ביי 200 mA/cm2 ניצן דעם קאָנפיגוראַציע. ו קראָס-סעקשאַנאַל בילד פון אַ פאָרווערטס-בייאַסט BPM MEA נאָך אַ קורץ טעסט.
כדי צו פראדוצירן פאָרמיש זויער, ווערט וואַסערשטאָף צוגעשטעלט צו אַ Pt-אויף-קאַרבאָן (Pt/C) קאַטאַליסט ביי דער אַנאָדע. ווי געוויזן אין פיגור 2ד, איז אַ פאָרווערטס-בייאַסט BPM דזשענערייטינג פּראָטאָנען ביי דער אַנאָדע פריער אויסגעפאָרשט געוואָרן צו דערגרייכן פאָרמיש זויער פּראָדוקציע. די BPM טונינג אַפּאַראַט איז דורכגעפאַלן נאָך 40 מינוט פון אָפּעראַציע ביי אַ קראַנט פון 200 mA/cm2, באַגלייט דורך אַ וואָולטאַזש כוואַליע פון ​​מער ווי 5 V (פיגור 2e). נאָך טעסטינג, איז קלאָרע דעלאַמינאַציע באמערקט געוואָרן ביי דער CEM/AEM צובינד. חוץ פאָרמאַט, קענען אַניאָנען ווי קאַרבאָנאַט, ביקאַרבאָנאַט און הידראָקסייד אויך דורכגיין די AEM מעמבראַנע און רעאַגירן מיט פּראָטאָנען ביי דער CEM/AEM צובינד צו פּראָדוצירן CO2 גאַז און פליסיק וואַסער, וואָס פירט צו BPM דעלאַמינאַציע (פיגור 2f) און , וואָס לעסאָף פירט צו צעל דורכפאַל.
באַזירט אויף די פאָרשטעלונג און דורכפאַל מעקאַניזמען פון דער אויבנדערמאָנטער קאָנפיגוראַציע, ווערט פארגעשטעלט אַ נייע MEA אַרכיטעקטור ווי געוויזן אין פיגור 1c און דעטאַלירט אין פיגור 3a38. דאָ, גיט די PCEM שיכט אַ וועג פֿאַר דער מיגראַציע פון ​​פאָרמיק זויער און אַניאָנען פון די CEM/AEM צובינד, דערמיט רעדוצירט די אַקיומיאַליישאַן פון דער סאַבסטאַנס. אין דער זעלביקער צייט, ריכט דער PCEM אינטערסטיטיאַל וועג פאָרמיק זויער אין די דיפוזיע מעדיום און לויפן פעלד, רעדוצירט די מעגלעכקייט פון פאָרמיק זויער אַקסאַדיישאַן. די פּאָלאַריזאַציע רעזולטאַטן ניצן AEMs מיט גרעב פון 80, 40 און 25 מם ווערן געוויזן אין פיגור 3b. ווי געריכט, כאָטש די קוילעלדיק צעל וואָולטידזש ינקריסיז מיט ינקריסינג AEM גרעב, ניצן אַ דיקער AEM פאַרמייַדן צוריק דיפוזיע פון ​​פאָרמיק זויער, דערמיט ינקריסיז קאַטאָדע pH און דיקריסינג H2 פּראָדוקציע (פיגור 3c-e).
א אילוסטראציע פון ​​MEA סטרוקטור מיט AEM און פּערפאָרירט CEM און פאַרשידענע פאָרמיק זויער טראַנספּאָרט פּאַטווייז. ב צעל וואָולטאַזש ביי פאַרשידענע קראַנט געדיכטקייטן און פאַרשידענע AEM גרעב. אין EE ביי פאַרשידענע קראַנט געדיכטקייטן מיט אַן AEM גרעב פון 80 μm (ד) 40 μm, ה) 25 μm. טעות באַרס רעפּרעזענטירן סטאַנדאַרט דיווייישאַן געמאסטן פון דרייַ באַזונדער סאַמפּאַלז. ו סימולאַציע רעזולטאַטן פון פאָרמיק זויער קאַנסאַנטריישאַן און pH ווערט ביי די CEM/AEM צובינד ביי פאַרשידענע AEM גרעב. ו PC און pH אין די קאַטאָדע שיכטע פון ​​די קאַטאַליסט מיט פאַרשידענע AEM פילם גרעב. ז צוויי-דימענשאַנאַל פאַרשפּרייטונג פון פאָרמיק זויער קאַנסאַנטריישאַן מיט CEM/AEM צובינד און פּערפאָראַציע.
פיגור S2 ווייזט די פארשפרייטונג פון פאָרמיק זויער קאנצענטראציע און pH איבער די MEA גרעב ניצנדיק Poisson-Nernst-Plank ענדלעכע עלעמענט מאָדעלינג. עס איז נישט קיין איבערראשונג אז די העכסטע קאנצענטראציע פון ​​פאָרמיק זויער, 0.23 mol/L, ווערט באמערקט ביים CEM/AEM אינטערפייס, ווייל פאָרמיק זויער ווערט געשאפן ביי דעם אינטערפייס. די קאנצענטראציע פון ​​פאָרמיק זויער דורך די AEM פארקלענערט זיך שנעלער ווי די גרעב פון די AEM וואקסט, וואס ווייזט אויף א גרעסערע קעגנשטאנד צו מאַסע טראַנספער און ווייניקער פאָרמיק זויער פלוס צוליב צוריק דיפוזיע. פיגורן 3 f און g ווייזן די pH און פאָרמיק זויער ווערטן אין די קאַטאָדע קאַטאַליסט בעט געפֿירט דורך צוריק דיפוזיע און די צוויי-דימענסיאָנאַלע פארשפרייטונג פון פאָרמיק זויער קאנצענטראציע, ריספּעקטיוולי. די דינער די AEM מעמבראַנע, די העכער די קאנצענטראציע פון ​​פאָרמיק זויער לעבן די קאַטאָדע, און די pH פון די קאַטאָדע ווערט זויער. דעריבער, כאָטש דיקערע AEM מעמבראַנעס רעזולטירן אין העכערע אָהמישע פארלוסטן, זענען זיי קריטיש צו פאַרהיטן צוריק דיפוזיע פון ​​פאָרמיק זויער צו די קאַטאָדע און מאַקסאַמייזינג די הויך ריינקייט פון די FE פאָרמיק זויער סיסטעם. צום סוף, פארגרעסערן די AEM גרעב צו 80 מיקראָמעטער האט רעזולטירט אין FE >75% פאר פאָרמיש זויער ביי <2 V און 300 mA/cm2 פאר א 25 cm2 צעל שטח.
כדי צו טעסטן די סטאביליטעט פון דעם PECM-באזירטן ארכיטעקטור, איז דער באטעריע שטראם געהאלטן געווארן ביי 200 mA/cm2 פאר 55 שעה. די אלגעמיינע רעזולטאטן ווערן געוויזן אין פיגור 4, מיט רעזולטאטן פון די ערשטע 3 שעה ארויסגעוויזן אין פיגור S3. ווען מען ניצט דעם Pt/C אנאדישן קאטאליזאטאר, איז די צעל וואלטאזש שטארק געשטיגן אין די ערשטע 30 מינוט (פיגור S3a). איבער א לענגערע צייט, איז די צעל וואלטאזש געבליבן כמעט קאנסטאנט, צושטעלנדיג א דעגראדאציע ראטע פון ​​0.6 mV/h (פיגור 4a). ביים אנהייב פונעם טעסט, איז די PV פון פארמישער זויער געזאמלט ביים אנאד געווען 76.5% און די PV פון וואסערשטאף געזאמלט ביים קאטאד איז געווען 19.2%. נאך דער ערשטער שעה פון טעסטן, איז די וואסערשטאף FE געפאלן צו 13.8%, וואס ווייזט אויף פארבעסערטע פארמאט סעלעקטיוויטי. אבער, די אקסידאציע ראטע פון ​​פארמישער זויער אין דעם סיסטעם איז געפאלן צו 62.7% אין 1 שעה, און די אקסידאציע ראטע פון ​​אנאדישן פארמישער זויער איז געשטיגן פון כמעט נול ביים אנהייב פונעם טעסט צו 17.0%. דערנאך, איז די FE פון H2, CO, פאָרמיק זויער און די ראטע פון ​​אנאדישער אקסידאציע פון ​​פאָרמיק זויער געבליבן סטאביל בעת דעם עקספערימענט. די פארגרעסערונג אין פאָרמיק זויער אקסידאציע בעת דער ערשטער שעה קען זיין צוליב דער אקומולאציע פון ​​פאָרמיק זויער ביים PCEM/AEM אינטערפייס. ווי די קאנצענטראציע פון ​​פאָרמיק זויער פארגרעסערט זיך, גייט עס נישט נאר ארויס דורך די פערפאראציע פון ​​דער מעמבראן, נאר פארשפרייט זיך אויך דורך די FEM אליין און גייט אריין אין די Pt/C אנאדע שיכט. ווייל פאָרמיק זויער איז א פליסיקייט ביי 60°C, קען זיין אקומולאציע פאראורזאכן מאסע טראנספער פראבלעמען און רעזולטירן אין א בעסערע אקסידאציע איבער וואסערשטאף.
א צעל וואָולטאַזש קעגן צייט (200 mA/cm2, 60 °C). די אינסעט ווייזט אַן אָפּטיש מיקראָסקאָפּ בילד פון אַ קראָס-סעקשאַן פון אַן MEA מיט אַ פּערפאָרירט EM. סקאַלע באַר: 300 µm. ב ריינקייט פון PE און פאָרמיק זויער ווי אַ פונקציע פון ​​צייט ביי 200 mA/cm2 ניצן אַ Pt/C אַנאָדע.
די מאָרפאָלאָגיע פֿון די מוסטערן בײַם אָנהייב פֿון טעסטינג (BOT) בעת צוגרייטונג און בײַם סוף פֿון טעסטינג (EOT) נאָך 55 שעה פֿון סטאַביליטעט טעסטינג איז געווען כאַראַקטעריזירט מיט נאַנאָ-X-שטראַל קאַמפּיוטערד טאָמאָגראַפי (נאַנאָ-CT), ווי געוויזן אין פֿיגור 5 a. די EOT מוסטער האט אַ גרעסערע קאַטאַליסט פּאַרטיקל גרייס מיט אַ דיאַמעטער פֿון 1207 נם קאַמפּערד צו 930 נם פֿאַר BOT. הויך-ווינקל רינג-פֿעלד סקאַנינג טראַנסמיסיע עלעקטראָן מיקראָסקאָפּיע (HAADF-STEM) בילדער און ענערגיע-דיספּערסיוו X-שטראַל ספּעקטראָסקאָפּיע (EDS) רעזולטאַטן ווערן געוויזן אין פֿיגור 5b. כאָטש די BOT קאַטאַליסט שיכט כּולל רובֿ פֿון די קלענערע קאַטאַליסט פּאַרטיקלען ווי אויך עטלעכע גרעסערע אַגלאָמעראַטן, אין דער EOT בינע קען די קאַטאַליסט שיכט ווערן צעטיילט אין צוויי באַזונדערע געגנטן: איינע מיט באַדײַטנד גרעסערע האַרטע פּאַרטיקלען און די אַנדערע מיט מער פּאָרעזע געגנטן. צאָל קלענערע פּאַרטיקלען. די EDS בילד ווײַזט אַז די גרויסע האַרטע פּאַרטיקלען זענען רייך אין בי, מעגלעך מעטאַליש בי, און די פּאָרעזע געגנטן זענען רייך אין זויערשטאָף. ווען די צעל ווערט אפערירט ביי 200 mA/cm2, וועט דער נעגאטיוו פאטענציאל פון דער קאטאדע פאראורזאכן א רעדוקציע פון ​​Bi2O3, ווי באוויזן דורך די אין סיטו X-שטראל אבסארפציע ספעקטראסקאפיע רעזולטאטן וואס ווערן דיסקוטירט ווייטער. HAADF-STEM און EDS מאַפּינג רעזולטאטן ווייזן אז Bi2O3 גייט דורך א רעדוקציע פראצעס, וואס פאראורזאכט זיי צו פארלירן זויערשטאף און זיך צוזאמענלייגן אין גרעסערע מעטאל פארטיקלען. X-שטראל דיפראקציע מוסטערן פון די BOT און EOT קאטאדעס באשטעטיגן די אינטערפרעטאציע פון ​​די EDS דאטן (פיגור 5c): נאר קריסטאלינע Bi2O3 איז דעטעקטירט געווארן אין דער BOT קאטאדע, און קריסטאלינע בימעטאל איז געפונען געווארן אין דער EOT קאטאדע. כדי צו פארשטיין דעם עפעקט פון קאטאדע פאטענציאל אויף דעם אקסידאציע צושטאנד פון דעם Bi2O3 קאטאדע קאטאליזאטאר, איז די טעמפעראטור געטוישט געווארן פון אפענעם קרייז פאטענציאל (+0.3 V קעגן RHE) ביז -1.5 V (קעגן RHE). מען באמערקט אז די Bi2O3 פאזע הייבט אן צו ווערן רעדוצירט ביי -0.85 V קעגן RHE, און א פארקלענערונג אין דער אינטענסיטעט פון דער ווייסער ליניע אין דעם ראַנד געגנט פון דעם ספּעקטרום ווייזט אז מעטאַליש Bi ווערט רעדוצירט צו 90% פון RHE ביי -1.1 V קעגן RHE (פיגור 5ד). נישט קוקנדיק אויף דעם מעכאניזם, די אלגעמיינע סעלעקטיוויטעט פון פֿאָרמאַט ביי דער קאַטאָדע איז עסענציעל נישט געביטן, ווי מען קען אויספירן פון H2 און CO FE און פאָרמיש זויער פאָרמאַציע, טראָץ באַדייטנדיקע ענדערונגען אין קאַטאָדע מאָרפאָלאָגיע, קאַטאַליסט אַקסאַדיישאַן שטאַט, און מיקראָקריסטאַלינע סטרוקטור.
א דריי-דימענסיאָנאַלע סטרוקטור פון דער קאַטאַליסט שיכט און פאַרשפּרייטונג פון קאַטאַליסט פּאַרטיקלען באקומען מיט נאַנאָ-X-שטראַל CT. סקאַלע באַר: 10 µm. ב אויבערשטער 2: HAADF-STEM בילדער פון קאַטאָדע שיכטן פון BOT און EOT קאַטאַליסטן. סקאַלע באַר: 1 µm. אונטערשטער 2: פאַרגרעסערטע HADF-STEM און EDX בילדער פון דער קאַטאָדע שיכט פון דעם EOT קאַטאַליסט. סקאַלע באַר: 100 נם. ג X-שטראַל דיפראַקציע פּאַטערנז פון BOT און EOT קאַטאָדע מוסטערן. ד אין סיטו X-שטראַל אַבזאָרפּציע ספּעקטראַ פון Bi2O3 עלעקטראָד אין 0.1 M KOH ווי אַ פונקציע פון ​​פּאָטענציעל (0.8 V צו -1.5 V קעגן RHE).
כדי צו באַשטימען פּונקט וואָסערע געלעגנהייטן עס עקזיסטירן צו פֿאַרבעסערן ענערגיע עפֿעקטיווקייט דורך אינהיביטירן פֿאָרמיק זויער אַקסאַדיישאַן, איז אַ H2 רעפֿערענץ עלעקטראָד געניצט געוואָרן צו ידענטיפֿיצירן דעם בייַשטייַער פֿון וואָולטאַזש פֿאַרלוסט39. ביי קראַנט געדיכטקייטן ווייניקער ווי 500 mA/cm2, בלייבט דער קאַטאָדע פּאָטענציעל אונטער -1.25 V. דער אַנאָדיש פּאָטענציעל איז צעטיילט אין צוויי הויפּט טיילן: די וועקסל קראַנט געדיכטקייט HOR און די טעאָרעטישע איבערוואָולטאַזש HOR 40 פּרעדיקטעד דורך די פריער געמאָסטענע Bulter-Volmer גלייכונג, און דער איבעריקער טייל איז רעכט צו אַקסאַדיישאַן פֿאָרמיק זויער. רעכט צו דער פיל שטייטער רעאַקציע קינעטיק קאַמפּערד צו HOR41, קען די קליינע קורס פֿון פֿאָרמיק זויער אַקסאַדיישאַן רעאַקציע ביי דער אַנאָדע רעזולטירן אין אַ באַטייטיק פאַרגרעסערונג אין דעם אַנאָדיש פּאָטענציעל. די רעזולטאַטן ווייַזן אַז גאַנץ אינהיביציע פֿון פֿאָרמיק זויער אַנאָדיש אַקסאַדיישאַן קען עלימינירן כּמעט 500 mV איבערוואָולטאַזש.
כדי צו טעסטן דעם שאץ, איז די שטראָם ראטע פון ​​דעיאָניזירט וואַסער (DI) ביים אַנאָדע אַרייַנגאַנג געוואָרן ווערייִרט צו רעדוצירן די קאָנצענטראַציע פון ​​אָפּפלוס פאָרמיק זויער. פיגורן 6ב און ג ווייַזן FE, פאָרמיק זויער קאָנצענטראַציע, און צעל וואָולטידזש ווי אַ פונקציע פון ​​DI פלוס ביים אַנאָדע ביי 200 mA/cm2. ווי די דעיאָניזירט וואַסער שטראָם ראטע איז געשטיגן פון 3.3 mL/minut צו 25 mL/minut, איז די פאָרמיק זויער קאָנצענטראַציע ביים אַנאָדע געפאַלן פון 0.27 mol/L צו 0.08 mol/L. אין פאַרגלייך, ניצנדיק די סענדוויטש סטרוקטור פארגעשטעלט דורך קסיאַ עט על. 30, איז אַ פאָרמיק זויער קאָנצענטראַציע פון ​​1.8 mol/L באַקומען געוואָרן ביי 200 mA/cm2. פאַרקלענערן די קאָנצענטראַציע פֿאַרבעסערט די קוילעלדיקע FE פון פאָרמיק זויער און פאַרקלענערט די FE פון H2 ווי די קאַטאָדע pH ווערט מער אַלקאַליין רעכט צו פאַרקלענערטער צוריק דיפוזיע פון ​​פאָרמיק זויער. די רעדוצירטע פאָרמיק זויער קאָנצענטראַציע ביי מאַקסימום DI פלוס האט אויך כּמעט עלימינירט פאָרמיק זויער אַקסאַדיישאַן, ריזאַלטינג אין אַ גאַנץ צעל וואָולטידזש פון נאָר אונטער 1.7 V ביי 200 mA/cm2. באַטאַרייע טעמפּעראַטור אויך אַפעקטירט קוילעלדיק פאָרשטעלונג, און די רעזולטאַטן זענען געוויזן אין פיגור S10. אָבער, PCEM-באזירט אַרכיטעקטורן קענען באַטייטיק פֿאַרבעסערן ענערגיע עפעקטיווקייַט אין ינכיבאַטינג פאָרמיק זויער אַקסאַדיישאַן, צי דורך די נוצן פון אַנאָדיק קאַטאַליסטן מיט פֿאַרבעסערט הידראָגען סעלעקטיוויטי צו פאָרמיק זויער אָדער דורך מיטל אָפּעראַציע.
א צעל וואָולטאַזש צעבראָך ניצנדיק צעל רעפערענץ H2 עלעקטראָד וואָס אַרבעט ביי 60 °C, Pt/C אַנאָדע און 80 µm AEM. ב FE און פאָרמיק זויער קאָנצענטראַציעס געזאַמלט ביי 200 mA/cm2 ניצנדיק פאַרשידענע לויפן ראַטעס פון אַנאָדיש דעיאָניזעד וואַסער. ג ווען די אַנאָדע זאַמלט פאָרמיק זויער אין פאַרשידענע קאָנצענטראַציעס, איז די צעל וואָולטאַזש 200 mA/cm2. טעות באַרס רעפּרעזענטירן די סטאַנדאַרט דיווייישאַן פון דרייַ פאַרשידענע מעסטונגען. ד מינימום פארקויפונג פּרייַז צעבראָכן דורך פאָרשטעלונג ביי פאַרשידענע דעיאָניזעד וואַסער לויפן ראַטעס ניצנדיק נאציאנאלע אינדוסטריעלע דורכשניטלעך עלעקטרע פּרייזן פון US$0.068/kWh און US$4.5/kg הידראָגען. (*: דער מינימום אקסידאציע צושטאנד פון פאָרמיש זויער ביי דער אנאדע ווערט אנגענומען צו זיין 10 M FA, דער נאציאנאלער דורכשניטלעכער אינדוסטריעלער עלעקטריע פרייז איז $0.068/kWh, און וואסערשטאף איז $4.5/kg. **: דער מינימום אקסידאציע צושטאנד ווערט אנגענומען ווי פאָרמיש זויער. די קאנצענטראציע פון ​​FA ביי דער אנאדע איז 1.3 M אנאדע, דער ערווארטעטער צוקונפטיגער עלעקטריע פרייז איז $0.03/kWh, און די געפּינטלטע ליניע רעפּרעזענטירט דעם מאַרק פרייז פון 85 wt% FA.
א טעכנא-עקאנאמישע אנאליז (TEA) איז דורכגעפירט געווארן צו באקומען דעם מינימום פארקויף פרייז פון די ברענשטאף אסעמבליס אונטער א רייע פון ​​אפעראציע באדינגונגען, ווי געוויזן אין פיגור 5ד. מעטאדן און הינטערגרונט דאטן פאר TEA קען מען געפינען אין די SI. ווען די LC קאנצענטראציע אין די אנאד אויסגוס איז העכער, טראץ דעם העכערן צעל וואלטאזש, ווערט די אלגעמיינע קאסט פון די ברענשטאף אסעמבלי פארקלענערט צוליב דער רעדוקציע אין צעשיידונג קאסט. אויב אנאדישע אקסידאציע פון ​​פארמיש זויער קען מינימיזירט ווערן דורך קאטאליסט אנטוויקלונג אדער עלעקטראד טעכנולוגיע, וואלט די קאמבינאציע פון ​​נידעריגערע צעל וואלטאזש (1.66 V) און העכערע FA קאנצענטראציע אין די אפפלוס (10 M) פארקלענערט די קאסט פון עלעקטראכעמישע FA פראדוקציע צו 0.74 יו.עס. דאלאר/קג (באזירט אויף עלעקטריע). פרייז) $0.068/קוואה און $4.5/קג וואסערשטאף42. דערצו, ווען קאמבינירט מיט די פראיעקטירטע צוקונפטיגע קאסט פון באנייבארע עלעקטריע פון ​​$0.03/קוואה און וואסערשטאף פון $2.3/קג, ווערט די FA אפפלוס וואסער ציל פארקלענערט צו 1.3 מיליאן, רעזולטירנדיג אין א לעצטן פראיעקטירטן פראדוקציע קאסט פון יו.עס.$0.66/קג43. דאָס איז פאַרגלייַכלעך צו די איצטיקע מאַרק פּרייזן. אַזוי, צוקונפֿטיקע השתדלות פאָוקוסירט אויף עלעקטראָד מאַטעריאַלן און סטרוקטורן קענען ווייטער רעדוצירן אַנאָדיזאַציע בשעת ערלויבן אָפּעראַציע ביי נידעריקער צעל וואָולטידזש צו פּראָדוצירן העכערע LC קאָנצענטראַציעס.
אין קורצן, מיר האבן שטודירט עטלעכע נול-גאַפּ MEA סטרוקטורן פאר CO2 רעדוקציע צו פאָרמיק זויער און פארגעשטעלט א סטרוקטור וואס אנטהאלט א קאמפאזיט פארווערטס-בייאַסעד בייפּאָולאַר מעמבראַנע וואס אנטהאלט א פּערפאָרירטע קאַטיאָן אויסטויש מעמבראַנע (PECM) צו פארגרינגערן די מעמבראַנע מאַסע אַריבערפירן צובינד פאר די רעזולטירנדיק פאָרמיק זויער. . די קאָנפיגוראַציע דזשענערירט >96% פאָרמיק זויער ביי קאָנצענטראַציעס ביז 0.25 M (ביי אן אנאד DI לויפן קורס פון 3.3 mL/min). ביי העכערע DI לויפן ראַטעס (25 mL/min), האט די קאָנפיגוראַציע צוגעשטעלט א קראַנט געדיכטקייט פון >80% FE פון 200 mA/cm2 ביי 1.7 V ניצנדיק א 25 cm2 צעל שטח. ביי מיטלמעסיקע אנאדישע DI ראַטעס (10 mL/min), האט די PECM קאָנפיגוראַציע געהאלטן א סטאַבילע וואָולטידזש און הויכע פאָרמיק זויער FE לעוועלס פאר 55 שעה פון טעסטינג ביי 200 mA/cm2. די הויכע פעסטקייט און סעלעקטיוויטי וואס ווערט דערגרייכט דורך קאמערציעל בנימצא קאַטאַליסטן און פּאָלימערישע מעמבראַנע מאַטעריאַלן קען ווייטער פארבעסערט ווערן דורך זיי צו קאָמבינירן מיט אָפּטימיזירטע עלעקטראָקאַטאַליסטן. ווייטערדיגע ארבעט וועט זיך קאנצענטרירן אויף צופאסן די אפעראציע באדינגונגען, אנאד קאטאליסטאר סעלעקטיוויטי, און MEA סטרוקטור צו רעדוצירן פארמיק זויער אקסידאציע, וואס רעזולטירט אין א מער קאנצענטרירטן אפפלוס ביי נידעריגערע צעל וואלטאזשן. דער פשוטער צוגאנג צו ניצן קוילן דיאקסייד פאר פארמיק זויער וואס ווערט דא פארגעשטעלט עלימינירט די נויטווענדיגקייט פאר אנאליט און קאטאליט קאמערן, סענדוויטש קאמפאנענטן, און ספעציעלע מאטעריאלן, דערמיט פארגרעסערנדיג צעל ענערגיע עפעקטיווקייט און רעדוצירנדיג סיסטעם קאמפלעקסיטעט, מאכנדיג עס גרינגער צו סקאלן פארגרעסערן. די פארגעשלאגענע קאנפיגוראציע גיט א פלאטפארמע פאר דער צוקונפטיגער אנטוויקלונג פון טעכניש און עקאנאמיש לעבנספעאיקע CO2 קאנווערזיע פלאנצן.
אויב נישט אנדערש געזאגט, זענען אלע כעמישע גראד מאטעריאלן און סאָלווענטן גענוצט געווארן ווי באקומען. ביסמוט אקסייד קאַטאַליסט (Bi2O3, 80 נם) איז געקויפט געווארן פון US Research Nanomaterials, Inc. פּאָלימער פּודער (AP1-CNN8-00-X) איז צוגעשטעלט געווארן דורך IONOMR. Omnisolv® בראַנד N-פּראָפּאַנאָל (nPA) און אולטראַריין וואַסער (18.2 Ω, Milli–Q® Advantage A10 וואַסער רייניקונג סיסטעם) זענען געקויפט געווארן פון Millipore Sigma. ACS סערטיפיצירטע מעטאַנאָל און אַצעטאָן זענען געקויפט געווארן פון VWR Chemicals BDH® און Fisher Chemical, בהתאמה. דער פּאָלימער פּודער איז געמישט געווארן מיט א געמיש פון אַצעטאָן און מעטאַנאָל אין א פּראָפּאָרציע פון ​​1:1 לויט וואָג צו באַקומען א פּאָלימער דיספּערזיע מיט א קאָנצענטראַציע פון ​​6.5%%. צוגרייטן קאַטאַליטישע טינט דורך מישן 20 ג Bi2O3, אולטראַריין וואַסער, nPA און יאָנאָמער דיספּערזיע אין א 30 מל גלעזל. די קאָמפּאָזיציע האָט ענטהאַלטן 30 וואָג% קאַטאַליסט, אַ מאַסע פאַרהעלטעניש פון יאָנאָמער צו קאַטאַליסט פון 0.02 און אַ מאַסע פאַרהעלטעניש פון אַלקאָהאָל צו וואַסער פון 2:3 (40 וואָג% nPA). איידער מישן, איז 70 ג פון Glen Mills 5 מם זירקאָניאַ גרינדינג מאַטעריאַל צוגעגעבן געוואָרן צו דער געמיש. מוסטערן זענען געשטעלט געוואָרן אויף אַ Fisherbrand™ דיגיטאַל פלאַש וואַל ביי 80 רפּם פֿאַר 26 שעה. לאָזט די טינט זיצן פֿאַר 20 מינוט איידער איר לייגט עס אויף. Bi2O3 טינט איז געווענדט געוואָרן צו אַ Qualtech אויטאָמאַטיש אַפּליקאַטאָר (QPI-AFA6800) ניצנדיק אַ 1/2″ x 16″ לאַבאָראַטאָריע דראָט-געווונדן ריפיל (RD Specialties – 60 מיל דיאַמעטער) ביי 22°C. 5 מל קאַטאַליטישע טינט איז געווענדט געוואָרן צו אַ 7.5 x 8 אינטש Sigraacet 39 BB קאַרבאָן גאַז דיפוזיע טרעגער (ברענשטאָף צעל סטאָרידזש) דורך שטאַנג דעפּאָזיציע ביי אַ פאַרפעסטיקט דורכשניטלעך גיכקייַט פון 55 מם/סעק. טראַנספערירט די באדעקטע עלעקטראָדן צו אַן אויוון און טריקנט ביי 80 °C. דער פּראָצעס פֿון באַדעקן די שטאַנגען און בילדער פֿון דער GDE באַדעקן ווערן געוויזן אין פֿיגורן S4a און b. אַן X-שטראַל פֿלואָרעסצענץ (XRF) אינסטרומענט (Fischerscope® XDV-SDD, Fischer-Technolgy Inc. USA) האָט באַשטעטיקט אַז די באַדעקטע GDE לאָודינג איז געווען 3.0 מג Bi2O3/cm2.
פֿאַר קאָמפּאָזיט מעמבראַן קאָנפיגוראַציעס וואָס אַנטהאַלטן אַניאָן וועקסל מעמבראַן (AEM) און פּערפאָרירט CEM. Nafion NC700 (Chemours, USA) מיט אַ נאָמינאַלער גרעב פון 15 µm איז געניצט געוואָרן ווי די CEM שיכט. דער אַנאָדיש קאַטאַליסט איז געשפּריצט גלייך אויף די FEM מיט אַ יאָנאָמער צו קאַרבאָן פאַרהעלטעניש פון 0.83 און אַ קאַווערידזש שטח פון 25 cm2. געשטיצט פּלאַטינום מיט אַ גרויס ייבערפלאַך שטח (50 wt.% Pt/C, TEC 10E50E, TANAKA טייער מעטאַל) מיט אַ לאָודינג פון 0.25 מג Pt/cm2 איז געניצט געוואָרן ווי דער אַנאָדע קאַטאַליסט. Nafion D2020 (Ion Power, USA) איז געניצט געוואָרן ווי אַן יאָנאָמער פֿאַר די אַנאָדע שיכט פון דעם קאַטאַליסט. CEM פּערפאָראַציע ווערט דורכגעפירט דורך שניידן פּאַראַלעלע ליניעס אויף די CEM פילם אין 3 מם אינטערוואַלן. פרטים פון דעם פּערפאָראַציע פּראָצעס ווערן געוויזן אין פיגורן S12b און c. ניצנדיק X-שטראַל קאָמפּיוטער טאָמאָגראַפֿיע, איז באַשטעטיקט געוואָרן אַז די פּערפֿאָראַציע גאַפּ איז געווען 32.6 מיקראָמעטער, ווי געוויזן אין פֿיגור S12d און e. בעת צעל פֿאַרזאַמלונג, איז אַ קאַטאַליסט-באדעקטע פּערפֿאָרירטע CEM מעמבראַנע געשטעלט געוואָרן אויף אַ 25 קוביק סענטימעטער טאָריי פּאַפּיר (5 וואָג% PTFE באַהאַנדלט, Fuel Cell Store, USA). אַן AEM מעמבראַנע (PiperION, Versogen, USA) מיט אַ גרעב פֿון 25, 40 אָדער 80 מיקראָמעטער איז געשטעלט געוואָרן אויף שפּיץ פֿון די CEM און דערנאָך אויף די GDE קאַטאָדע. די AEM מעמבראַנע איז געשניטן געוואָרן אין 7.5 × 7.5 סענטימעטער שטיקלעך צו דעקן דעם גאַנצן פֿלוס פֿעלד און איינגעווייקט איבער נאַכט אין 1 M פּאָטאַסיום הידראָקסייד לייזונג איידער פֿאַרזאַמלונג. ביידע די אַנאָדע און קאַטאָדע נוצן PTFE ספּייסערס וואָס זענען דיק גענוג צו דערגרייכן אַן אָפּטימאַלע GDE קאַמפּרעסיע פֿון 18%. דעטאַלן פֿון די באַטעריע פֿאַרזאַמלונג פּראָצעס זענען געוויזן אין פֿיגור S12a.
בעת די טעסטינג, איז די צוזאמענגעשטעלטע צעל געהאלטן געווארן ביי 60 °C (30, 60, און 80 °C פאר טעמפעראטור-אפהענגיקייט שטודיעס) מיט 0.8 ל/מינוט וואסערשטאף גאז צוגעשטעלט צום אנאד און 2 ל/מינוט קוילן-דיאקסייד צוגעשטעלט צום קאטאדע. ביידע די אנאדישע און קאטאדישע לופט שטראמען זענען געווארן פייכט ביי 100% רעלאטיווע פייכטקייט און 259 kPa אבסאלוטן קאטאדישן דרוק. בעת די אפעראציע, איז דער קאטאדע גאז שטראם געמישט געווארן מיט 1 M KOH לייזונג מיט א ראטע פון ​​2 mL/minut צו פארבעסערן די אויסניצן פון דעם קאטאדע קאטאליסט בעט און יאנישע קאנדוקציע. מישט א שטראם פון אנאד גאז מיט דעיאניזירט וואסער מיט א ראטע פון ​​10 mL/minut צו באזייטיגן פארמיק זויער ביי דער אנאד. דעטאלן פון די אפאראט איינגאבן און ארויסגאבן ווערן געוויזן אין פיגור S5. דער קאטאדע אויסגאנג גאז אנטהאלט CO2 און דזשענערירט CO און H2. דער וואסער פארע ווערט באזייטיגט דורך א קאנדענסער (נידעריגע טעמפעראטור היץ אויסטוישער ביי 2°C). דער פארבליבענער גאז וועט ווערן געזאמלט פאר גאז צייט אנאליז. דער אנאד שטראם וועט אויך דורכגיין א קאנדענסער צו צעשיידן די פליסיקייט פון דעם גאז. דאס אפוואסער וועט ווערן געזאמלט אין ריינע פלעשלען און אנאליזירט מיט פליסיגע כראנאָמעטריע צו קוואַנטיפיצירן די פּראָדוצירטע פאָרמישע זויער. עלעקטראָכעמישע טעסץ זענען דורכגעפירט געוואָרן מיט אַ גאַרמי פּאָטענציאָסטאַט (רעפערענץ נומער 30K, גאַמרי, USA). איידער מעסטן די פּאָלאַריזאַציע קורווע, איז די צעל קאָנדישאַנירט געוואָרן 4 מאָל אין די קייט פון 0 ביז 250 mA/cm2 מיט לינעאַר וואָלטאַמעטריע מיט אַ סקען קורס פון 2.5 mA/cm2. פּאָלאַריזאַציע קורוועס זענען באַקומען אין גאַלוואַנאָסטאַטיש מאָדע מיט די צעל געהאלטן ביי אַ געוויסע קראַנט געדיכטקייט פֿאַר 4 מינוט איידער סאַמפּלינג די קאַטאָדע גאַז און אַנאָליט פליסיק.
מיר ניצן אַ וואַסערשטאָף רעפערענץ עלעקטראָד אין די MEA צו צעשיידן די קאַטאָדע און אַנאָדישע פּאָטענציאַלן. די סטרוקטור פון די רעפערענץ עלעקטראָד איז געוויזן אין פיגור S6a. א Nafion מעמבראַנע (Nafion 211, IonPower, USA) איז געניצט געוואָרן ווי אַן יאָנישע בריק צו פאַרבינדן די MEA מעמבראַנע און די רעפערענץ עלעקטראָד. איין עק פון די Nafion סטריפּ איז פארבונדן געוואָרן צו אַ 1 cm2 גאַז דיפוזיע עלעקטראָד (GDE) באַלאָדן מיט 0.25 מג Pt/cm2 (50 wt% Pt/C, TEC10E50E, TANAKA Precious Metals) געשפּריצט אויף 29BC קאַרבאָן פּאַפּיר (Fuel Cell Store, USA). ספּעציעלע פּאָליעטהערעטהערקעטאָן (PEEK) האַרדווער ווערט געניצט צו גאַז פאַרזיגלען און ענשור גוט קאָנטאַקט צווישן די GDE און Nafion סטריפּס, און צו פאַרבינדן די רעפערענץ עלעקטראָד צו די ברענשטאָף צעל האַרדווער. דער אַנדערער עק פון די Nafion סטריפּ איז פארבונדן צו די אַרויסשטעקנדיקע ברעג פון די CEM באַטאַרייע. פיגור S6b ווייזט דעם קראָס סעקציע פון ​​די רעפערענץ עלעקטראָד ינטעגרירט מיט די MEA.
נאכדעם וואס דער אויסגאס גאז גייט אדורך דעם קאנדענסאר און גאז-פליסיק סעפאראטאר, ווערן גאז מוסטערן גענומען פון דער קאטאדע. דער געזאמלטער גאז איז אנאליזירט געווארן לפחות דריי מאל מיט א 4900 מיקרא GC (10 μm מאלעקולארער זיפ, Agilent). מוסטערן זענען געזאמלט געווארן אין אינערטע מולטי-שיכטיגע אלומיניום פאליע גאז מוסטער זעקלעך Supel™ (Sigma-Aldrich) פאר א באשטימטע צייט (30 סעקונדעס) און מאנועל אריינגעשטעלט אין דעם מיקראגאז כראמאטאגראף אינערהאלב צוויי שעה פון זאמלונג. די אינדזשעקציע טעמפעראטור איז געשטעלט געווארן צו 110°C. קארבאן מאנאקסייד (CO) און וואסערשטאף (H2) זענען אפגעשיידט געווארן אויף א געהייצטן (105 °C) דרוק-געשטעלטן (28 psi) 10 m MS5A זייל מיט ארגאן (Matheson Gas-Matheson Purity) אלס דער טרעגער גאז. די פארבינדונגען ווערן דעטעקטירט מיט דעם איינגעבויטן טערמאל קאנדוקטיוויטי דעטעקטאר (TCD). GC כראמאטאגראמען און CO און H2 קאליבראציע קורוועס ווערן געוויזן אין פיגור S7. פליסיגע פאָרמיק זויער מוסטערן זענען געזאמלט געוואָרן פֿון דער אַנאָדע פֿאַר אַ באַשטימטע צייט (120 סעקונדעס) און פֿילטרירט מיט אַ 0.22 מיקראָמעטער PTFE שפּריץ פֿילטער אין 2 מל פֿלעשלען. פליסיגע פּראָדוקטן אין די פֿלעשלען זענען אַנאַליזירט געוואָרן מיט אַן Agilent 1260 Infinity II ביאָינערט הויך-פּערפאָרמאַנס פליסיק כראָמאַטאָגראַפֿיע (HPLC) סיסטעם, אין וועלכן 20 מיקראָמעטער פֿון מוסטער איז אינדזשעקטירט געוואָרן דורך אַן אויטאָ-סאַמפּלער (G5668A) מיט אַ מאָבילער פֿאַזע פֿון 4 מ"מ שוועבל זויער (H2SO4). ) מיט אַ פֿלוס ראַטע פֿון 0.6 מל/מינוט (קוואַטערנערי פּאָמפּע G5654A). פּראָדוקטן זענען געטיילט געוואָרן אויף אַ באַהייצטן (35°C, קאָלום אויוון G7116A) אַמינעקס HPX-87H 300 × 7.8 מם (Bio-Rad) פֿאָרויסגעגאַנגען פֿון אַ מיקראָ-גאַרד קאַטיאָן H גאַרד קאָלום. פאָרמיק זויער איז דעטעקטירט געוואָרן מיט אַ דיאָד אַרעי דעטעקטאָר (DAD). מיט אַ כוואַליע לענג פֿון 210 נאַנאָמעטער און אַ באַנדווידט פֿון 4 נאַנאָמעטער. די HPL כראָמאַטאָגראַם און פאָרמיק זויער סטאַנדאַרט קאַליבראַציע קורווע ווערן געוויזן אין פיגור S7.
די גאז פראדוקטן (CO און H2) FE ווערן אויסגערעכנט מיט דער פאלגנדער גלייכונג, און די גאנצע מאל גאז ווערן אויסגערעכנט מיט דער אידעאלער גאז גלייכונג:
צווישן זיי: \({n}_{i}\): די צאָל עלעקטראָנען אין אַן עלעקטראָכעמישער רעאַקציע. \(F\): פאַראַדיי'ס קאָנסטאַנט. \({C}_{i}\): HPLC פליסיק פּראָדוקט קאָנצענטראַציע. \(V\): באַנד פון פליסיק מוסטער געזאַמלט איבער אַ פאַרפעסטיקט צייט t. \(j\): קראַנט געדיכטקייט. \(A\): געאָמעטרישער שטח פון דער עלעקטראָד (25 קוביק סענטימעטער). \(t\): מוסטערונג צייט פּעריאָד. \(P\): אַבסאָלוטער דרוק. \({x}_{i}\): מאָל פּראָצענט פון גאַז באַשטימט דורך GC. \(R\): גאַז קאָנסטאַנט. \(T\): טעמפּעראַטור.
די קאנצענטראציע פון ​​אנאדישע קאטיאנען איז געווארן קוואנטיפיצירט ניצנדיק אינדוקטיװ קאַפּאַלד פּלאַזמע אַטאָמישע עמיסיע ספּעקטראָסקאָפּיע (ICP-OES). קאטיאנען װאָס קענען זיך אויסלעשן אָדער דיפפוסירן אין דער אַנאָדע זענען Ti, Pt, Bi און K. מיט דער אויסנאַם פון K, זײַנען אַלע אַנדערע קאטיאנען געװען אונטערן דעטעקציע לימיט. זיי פֿאָרמען יאָנען אין דער לייזונג, װאָס לאָזט די אַנאָדע זיך צו פּאָרן מיט פּראָטאָנען אָדער אַנדערע קאטיאנען. דעריבער, קען מען אויסרעכענען די ריינקייט פֿון פֿאָרמישער זויער װי...
פֿאָרמאַט/FA פּראָדוקציע רעפּרעזענטירט די סומע FA פּראָדוצירט פּער קווה עלעקטריע קאַנסומד מיט אַ באַזונדער MEA קאָנפיגוראַציע, אין מאָל/קווה. עס איז קאַלקיאַלייטיד באַזירט אויף קראַנט געדיכטקייט, צעל וואָולטידזש און פאַראַדיי עפעקטיווקייַט אונטער ספּעציפיש אַפּערייטינג באדינגונגען.
רעכנט אויס די מאָס פאָרמיק זויער וואָס איז אָקסידירט ביי דער אַנאָדע באַזירט אויף דער אַלגעמיינער מאַסע וואָג. דריי קאָנקורירנדיקע רעאַקציעס פּאַסירן ביי דער קאַטאָדע: וואַסערשטאָף עוואָלוציע, רעדוקציע פון ​​CO2 צו CO, און רעדוקציע פון ​​CO2 צו פאָרמיק זויער. ווייל מיר האָבן אַ פאָרמיק זויער אָקסידאַציע פּראָצעס אין אַנטאָן, קען פאָרמיק זויער FE ווערן צעטיילט אין צוויי טיילן: פאָרמיק זויער זאַמלונג און פאָרמיק זויער אָקסידאַציע. דער אַלגעמיינער מאַסע וואָג קען ווערן געשריבן ווי:
מיר האָבן גענוצט GC צו קוואַנטיפיצירן די מאָסן פון פאָרמיק זויער, וואַסערשטאָף, און CO געזאַמלט דורך HPLC. עס איז וויכטיק צו באַמערקן אַז רובֿ פון די פאָרמיק זויער איז געזאַמלט געוואָרן פון דער אַנאָדע ניצנדיק די סעטאַפּ געוויזן אין סאַפּלעמענטאַרי פיגור S5. די סומע פון ​​פֿאָרמאַט געזאַמלט פון דער קאַטאָדע קאַמער איז נישטיק, בערך צוויי אָרדערס פון מאַגניטוד ווייניקער, און באַטרעפט ווייניקער ווי 0.5% פון דער גאַנצער סומע פון ​​SC.
דער קאָנטינויִערלעכער טראַנספּאָרט מאָדעל וואָס ווערט דאָ גענוצט איז באַזירט אויף פריערדיקער אַרבעט אויף ענלעכע סיסטעמען34. א קאַפּאַלד סיסטעם פון פּואַסאָן-נערסט-פּלאַנק (PNP) גלייכונגען ווערט גענוצט צו באַשטימען וואַסער קאָנצענטראַציע און עלעקטראָסטאַטיש פּאָטענציאַל אין עלעקטראָניש און יאָניש קאַנדאַקטינג פאַזעס. א דעטאַלירטער איבערבליק פון די אונטערלייגנדיקע גלייכונגען און מאָדעל געאָמעטריע ווערט געגעבן אין די SI.
די סיסטעם באַשטימט די קאָנצענטראַציע פֿון אַכט וואַסעריקע סובסטאַנצן (\({{{{{{{\rm{C}}}}}}}{{{{{{\rm{O}}}}}}}}_{2 \left ({{{{{{{\rm{aq}}}}}}\right)}\), \({{{{{{\rm{H}}}}}}}}^{+ }\ ), \ ({{{{{\rm{O}}}}}}{{{{{{\rm{H}}}}}}^{-}\), \({{{{ \rm{ HCO}}}}}}}_{3}^{-}\), \({{{{{{{\rm{CO}}}}}}_{3}^{ 2-} \ ),\ ({{{{{\rm{HCOOH}}}}}}\), \({{{{{{\rm{HCOO}}}}}}}}}^{- }\) און \({{{{{{{\rm{K}}}}}}^{+}\)), עלעקטראָסטאַטיש פּאָטענציעל אין דער יאָנישער קאַנדאַקטינג פאַזע (\({\phi }_{I}\ )) און אַנאָדיש און קאַטאָדיש עלעקטראָן קאַנדאַקטיוויטי. עלעקטראָסטאַטישע פּאָטענציעלן אין פאַזעס (\({\phi }_{A}\) און \({\phi }_{C}\) ריספּעקטיוולי). אַנשטאָט, ווערן ניט לאָקאַלע עלעקטרישע נייטראַליטעט און ניט לאָדן פאַרשפּרייטונג פונקציעס רעאַליזירט, די פּלאַץ לאָדן געגנט ווערט גלייך געלייזט מיט פּואַסאָן'ס גלייכונג; דעם צוגאַנג אַלאַוז אונדז צו גלייך מאָדעל דאָנאַן אָפּשטויסן יפעקץ ביי די CEM|AEM, CEM|פּאָרע, און AEM|פּאָרע אינטערפייסיז. אין דערצו, פּאָרעז עלעקטראָד טעאָריע (PET) ווערט גענוצט צו באַשרייַבן די לאָדן טראַנספּאָרט אין די אַנאָדיש און קאַטאָדיש לייַערס פון די קאַטאַליסט. לויט די מחברים' וויסן, רעפּרעזענטירט דאָס אַרבעט די ערשטע אַפּלאַקיישאַן פון PET אין סיסטעמען מיט קייפל פּלאַץ לאָדן געגנטן.
GDE BOT און EOT קאַטאָדע מוסטערן זענען געטעסט געוואָרן מיט אַ Zeiss Xradia 800 Ultra מיט אַ 8.0 keV X-שטראַל מקור, אַבזאָרפּציע און ברייט פעלד מאָדעס, און בילד פיוזשאַן1. 901 בילדער זענען געזאַמלט געוואָרן פון -90° ביז 90° מיט אַן עקספּאָוזשער צייט פון 50 סעקונדעס. רעקאָנסטרוקציע איז דורכגעפירט געוואָרן מיט אַ צוריק פּראַדזשעקשאַן פילטער מיט אַ וואָקסעל גרייס פון 64 נם. אַנאַליז פון סעגמענטאַציע און פּאַרטיקל גרייס פאַרשפּרייטונג איז דורכגעפירט געוואָרן מיט ספּעציעל געשריבענע קאָד.
עלעקטראָן מיקראָסקאָפּישע כאַראַקטעריזאַציע באַשטייט פון עמבעדינג די טעסט MEAs אין עפּאָקסי רעזין אין צוגרייטונג פֿאַר אולטראַ-דין סעקשאַנינג מיט אַ דיאַמאָנט מעסער. דער קראָס-סעקשאַן פון יעדער MEA איז געשניטן צו אַ גרעב פון 50 צו 75 נם. א Talos F200X טראַנסמיסיע עלעקטראָן מיקראָסקאָפּ (Thermo Fisher Scientific) איז געניצט געוואָרן פֿאַר סקאַנינג טראַנסמיסיע עלעקטראָן מיקראָסקאָפּיע (STEM) און ענערגיע-דיספּערסיוו X-שטראַל ספּעקטראָסקאָפּיע (EDS) מעסטונגען. דער מיקראָסקאָפּ איז אויסגעשטאַט מיט אַן EDS Super-X סיסטעם מיט 4 פֿענצטערלאָזע SDD דעטעקטאָרן און אַרבעט ביי 200 kV.
פּודער X-שטראַל דיפראַקציע מוסטערן (PXRD) זענען באַקומען געוואָרן אויף אַ Bruker Advance D8 פּודער X-שטראַל דיפראַקטאָמעטער מיט Ni-געפֿילטערטער Cu Kα ראַדיאַציע וואָס אַרבעט ביי 40 kV און 40 mA. דער סקאַנינג קייט איז פון 10° ביז 60°, די שריט גרייס איז 0.005°, און די דאַטן אַקוויזישאַן גיכקייט איז 1 סעקונדע פּער שריט.
דער RAS ספּעקטרום ביים ברעג פונעם Bi2O3 Bi L3 קאַטאַליסט איז געמאָסטן געוואָרן ווי אַ פֿונקציע פֿון פּאָטענציאַל ניצנדיק אַ היים־געמאַכטע צעל. Bi2O3 קאַטאַליטישע יאָנאָמער טינט איז צוגעגרייט געוואָרן ניצנדיק 26.1 מג Bi2O3 געמישט מיט 156.3 μL יאָנאָמער לייזונג (6.68%) און נויטראַליזירט מיט 1 M KOH, וואַסער (157 μL) און איזאָפּראָפּיל אַלקאָהאָל (104 μL) צו באַקומען יאָנאָמער טינט. דער קאַטאַליסט קאָעפֿיציענט איז 0.4. די טינט איז געווענדט געוואָרן צו גראַפֿען שיץ אין רעכטעקיקע פֿלעקן (10×4 מם) ביז די Bi2O3 קאַטאַליסט לאָודינג האָט דערגרייכט 0.5 מג/קמ2. די רעשט פֿון דער גראַפֿען שיץ איז באַדעקט מיט קאַפּטאָן צו איזאָלירן די געביטן פֿונעם עלעקטראָליט. די קאַטאַליסט־באַדעקטע גראַפֿען שיץ איז אַרײַנגעשטעלט געוואָרן צווישן צוויי PTFEs און באַזיכערט צום צעל־קערפּער (PEEK) מיט שרויפֿן, פֿיגור S8. Hg/HgO (1 M NaOH) האָט געדינט ווי דער רעפֿערענץ עלעקטראָד, און קאַרבאָן פּאַפּיר האָט געדינט ווי דער קעגן־עלעקטראָד. דער Hg/HgO רעפערענץ עלעקטראָד איז קאַליברירט געוואָרן מיט אַ פּלאַטינום דראָט איינגעטובלט אין וואַסערשטאָף-געזעטיקט 0.1 M KOH צו קאָנווערטירן אַלע געמעסטענע פּאָטענציעלן צו אַ ריווערסאַבאַל וואַסערשטאָף עלעקטראָד (RHE) וואָג. XRD ספּעקטראַ זענען באַקומען דורך מאָניטאָרינג דעם פּאָטענציעל פון אַ Bi2O3/גראַפֿען בויגן אַרבעט עלעקטראָד איינגעטובלט אין 0.1 M KOH, געהייצט צו 30 °C. דער עלעקטראָליט צירקולירט אין דער באַטאַרייע, מיטן עלעקטראָליט אַרייַנגאַנג ביים דנאָ פון דער צעל און דעם אַרויסגאַנג ביים שפּיץ צו ענשור אַז דער עלעקטראָליט קאָנטאַקטירט די קאַטאַליסט שיכט ווען בלאָזן פאָרמירן זיך. א CH Instruments 760e פּאָטענציאָסטאַט איז געניצט געוואָרן צו קאָנטראָלירן דעם אַרבעט עלעקטראָד פּאָטענציעל. די פּאָטענציעל סיקוואַנס איז געווען אַן אָפֿן קרייַז פּאָטענציעל: -100, -200, -300, -400, -500, -800, -850, -900, -1000, -1100, -1500 און +700 mV דיפּענדינג אויף RHE. אַלע iR פּאָטענציעלן זענען אַדזשאַסטיד געוואָרן.
בי L3 ברעג (~13424 eV פאר בי מעטאל) X-שטראַל אבסארפציע פיין סטרוקטור (XAFS) ספעקטראסקאפיע איז דורכגעפירט געווארן אויף קאנאל 10-ID, עדווענסד פאטאן סאָרס (APS), ארגאן נאציאנאלע פלוארעסענס לאבאראטאריע. נאציאנאלע מאדעל מעזשערמענט לאבאראטאריע. א צוויי-קריסטאל סי(111) מאנאכראמאטאר אפגעקילט מיט פליסיגן שטיקשטאף איז גענוצט געווארן צו טונען די X-שטראַל ענערגיע, און א ראדיום-באדעקטער שפיגל איז גענוצט געווארן צו פארשוואכן דעם הארמאנישן אינהאלט. סקען ענערגיעס זענען געווען ווערייִרט פון 13200 ביז 14400 eV, און פלוארעסענס איז געמאסטן געווארן מיט א 5 × 5 סיליקאן PIN דיאד ארעי אן פילטערס אדער זאלער סליץ. די נול קראָססינג ענערגיע פון ​​די צווייטע דעריוואטיוו איז קאליברירט ביי 13271.90 eV דורך די L2 ברעג פון די Pt פויל. צוליב די גרעב פון די עלעקטראָכעמישע צעל, איז עס נישט געווען מעגלעך צו גלייכצייטיג מעסטן דעם ספּעקטרום פון די רעפערענץ סטאַנדאַרט. אזוי, די אויסגערעכנטע סקען-צו-סקען ענדערונג אין אינצידענטער X-שטראַל ענערגיע איז ±0.015 eV באזירט אויף איבערגעחזרטע מעסטונגען איבערן עקספערימענט. די גרעב פון די Bi2O3 שיכט פירט צו א געוויסן גראד פון זעלבסט-אבזארפציע פון ​​פלואָרעסצענץ; די עלעקטראָדן האַלטן א פעסטע אָריענטירונג אין באַצוג צו דעם אינצידענטער שטראַל און דעטעקטאָר, מאַכנדיג אַלע סקענס כּמעט אידענטיש. נאָענט-פעלד XAFS ספּעקטרום איז געניצט געוואָרן צו באַשטימען דעם אַקסאַדיישאַן שטאַט און כעמישע פאָרעם פון ביסמוט דורך פאַרגלייַך מיט די XANES געגנט פון Bi און Bi2O3 סטאַנדאַרדס ניצנדיק דעם לינעאַרן קאָמבינאַציע פיטינג אַלגערידאַם פון אַטהענאַ ווייכווארג (ווערסיע 0.9.26). דורך קאָד IFEFFIT 44.
די דאַטן וואָס שטיצן די ציפערן אין דעם אַרטיקל און אַנדערע מסקנות פון דער שטודיע זענען בנימצא פון די קאָרעספּאָנדירנדיקע מחבר אויף אַ גלייַכבערעכטיק בקשה.
קראַנדאַל ב.ס., בריקס ט., וועבער ר.ס. און דזשיאַאָ פ. טעכנאָ-עקאָנאָמישע אַסעסמאַנט פון גרין מעדיע צושטעל קייטן H2. ענערגיע פיואַלז 37, 1441–1450 (2023).
יונאס מ, רעזאקאזעמי מ, ארבאב מ"ס, שאך דזש און רחמאן וו. גרינע וואסערשטאף סטאָרידזש און ליפערונג: דעהידראָגעניישאַן פון פאָרמיק זויער ניצן העכסט אַקטיווע האָמאָגענע און העטעראָגענע קאַטאַליסטן. אינטערנאַציאָנאַליטעט. דזש. גידראָג. ענערגיע 47, 11694–11724 (2022).
ניע, ר. און אנדערע. לעצטע פארשריט אין קאַטאַליטישער טראַנספער הידראָגענאַציע פון ​​פאָרמישער זויער איבער העטעראָגענע טראַנזישאַן מעטאַל קאַטאַליסטן. AKS קאַטאַלאָג. 11, 1071–1095 (2021).
ראַהימי, א., אולבריך, א., קון, דזש.דזש., און שטאַל, ס.ס. פאָרמיק זויער-ינדוסט דעפּאָלימעריזאַציע פון ​​אָקסידירט ליגנין צו אַראָמאַטישע קאַמפּאַונדז. נאַטור 515, 249–252 (2014).
שולער ע. און אנדערע. פאָרמיש זויער דינט ווי אַ שליסל ינטערמידייט פֿאַר CO2 נוצן. גרין. כעמישע. 24, 8227–8258 (2022).
זשו, ה. און אנדערע. שנעלע נישט-דעסטרוקטיווע פראקציאנירונג (≤15 מינוט) פון ביאמאסע ניצנדיק דורכפלוס-פארמישע זויער פאר אלגעמיינע פארבעסערונג פון קארבאהידראט און ליגנין אינהאלט. כעמיע און כעמיע 12, 1213–1221 (2019).
קאַלווי, CH און אַנדערע. פֿאַרבעסערט וווּקס פון Cupriavidus necator H16 אויף פֿאָרמאַט ניצן אַדאַפּטיוו לאַבאָראַטאָריע עוואָלוציאָנער אינפֿאָרמאַציע אינזשעניריע. מעטאַבאָליטן. אינזשעניר. 75, 78–90 (2023).
ישי, א. און לינדנער, ס.נ. גאָנזאַלעז דע לאַ קרוז, דזש., טענענבוים, ה. און באַר-איבן, א. ביאָעקאָנאָמיק פון פֿאָרמאַטן. קראַנט. מיינונג. כעמישע. ביאָלאָגיע. 35, 1–9 (2016).