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經濟的CO₂轉化為CO或生成合成氣需要產品選擇性、高通量和耐用的電解槽。結合氣體擴散層（GDL）的高比表面積納米催化劑可實現高CO₂通量和轉化率，但催化劑利用率低、過早降解和GDL溢流會限制電解槽的運行。

近日，美國國家標準和技術研究所Thomas P. Moffat和David Raciti、杜克大學Benjamin J. Wiley（共同通訊作者）等人報道了一種由高縱橫比Ag納米線（Ag NW）電催化劑的高導電催化劑床組成的催化劑層（CL）與非導電多孔聚四氟乙烯（PTFE）GDL集成，實現了更耐用和選擇性的電解槽性能。

該電解槽能夠探索氯離子厚度對催化劑利用效率和選擇性的影響。結合Ag NW-PTFE GDL的1-D計算模型，發現優化的CL厚度受到局部CO₂水溶液濃度的顯著的限制，導致最佳性能為250 A/g（15×改善），對析氫反應（HER）抑制高達20×。

此外，催化劑微環境中的局部pH值表明，碳酸氫鹽電解質的局部形態影響H₂和CO之間的選擇性。附加的實驗測量表明，碳酸氫鹽中的質子離解對中間過電位下的析氫有顯著貢獻。

導電和機械穩定的NW催化網絡與疏水性PTFE多孔支撐結構的結合為調整介尺度催化劑的微環境提供了一個有效的平臺，從而改善CO₂電還原過程中的性能和耐久性。

High-Aspect-Ratio Ag Nanowire Mat Electrodes for Electrochemical CO Production from CO₂. ACS Catal., 2021, DOI: 10.1021/acscatal.1c02783.

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c02783.

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ACS Catal.：高縱橫比Ag納米線電極助力CO2電化學轉化為CO

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