基于堆栈电解池的纳米SnO2电催化CO2还原试验

摘要：

利用新能源电能电催化还原二氧化碳(CO2)技术能在减排降碳过程将CO2转化为增值化学品,有广阔应用前景,在多种还原产物中,甲酸(HCOOH)易储存和运输,储氢密度高,应用前景好.氧化锡(SnO2)电催化材料成本低、毒性小,且SnO2用于电催化还原CO2制HCOOH选择性高.而在电催化还原的工业化中,合理的电解池结构有重要意义.为探究更合理的电解池结构,提出一种自制的多层堆栈式电解池,将通过火焰喷雾热解方法制备的SnO2纳米颗粒作为电催化剂,进行电催化还原CO2研究.探究电解池的阴极-阳极间距、电解液流速、电解液浓度及电极堆栈数目等参数对电催化性能影响.试验结果显示:阴极-阳极距离越小,电能损耗越少,电催化还原CO2性能更佳;电解液的流速对催化剂还原性能无明显影响,但过大的流速使反应的电流密度产生大的波动;在电解液浓度小于1 mol/L时,催化剂对HCOOH的选择性随着电解液浓度增加而增加,而在电解液浓度大于1 mol/L时,各产物的选择性趋于稳定;电极堆栈排放时,电流密度略下降,但整体法拉第效率和HCOOH的法拉第效率均所提高,并对析氢反应有较明显抑制作用.使用堆栈电解池可减小电荷转移电阻及扩散电阻.对于该堆栈电解池,在阴极-阳极间距10 mm、施加电位-1.2 V vs.RHE、KHCO3浓度1 mol/L下,SnO2在堆栈条件对HCOOH的法拉第效率达37.53％,且总的法拉第效率达75.83％.结果表明:使用堆栈电解池可提升催化剂催化性能,提升目标产物的选择性.

关键词：电催化、堆栈电解池、新能源、CO2、还原

所属期刊栏目：30

分类号：O643.36(物理化学（理论化学）、化学物理学)

资助基金：湖北省重点研发计划资助项目;河北省重点研发计划资助项目

在线出版日期：2024-09-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：99-106