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Optimizing Reaction Conditions and Gas Diffusion Electrodes Applied in the CO2 Reduction Reaction to Formate to Reach Current Densities up to 1.8 A cm–2

Löwe, Armin und Schmidt, Maximilian und Bienen, Fabian und Kopljar, Dennis und Wagner, Norbert und Klemm, Elias (2021) Optimizing Reaction Conditions and Gas Diffusion Electrodes Applied in the CO2 Reduction Reaction to Formate to Reach Current Densities up to 1.8 A cm–2. ACS Sustainable Chemistry and Engineering, 9 (11), Seiten 4213-4223. American Chemical society (ACS). doi: 10.1021/acssuschemeng.1c00199. ISSN 2168-0485.

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Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c00199

Kurzfassung

Achieving high current densities in the electrochemical reduction of CO2 is one of the critical issues keeping this technology from commercialization. Although in the past few years, gas diffusion electrode-based electrolyzers have frequently been reported to reach a few hundred milliamperes per square centimeter, higher reaction rates are still endeavored to lower the capital costs and increase the process flexibility necessary for peak-shaving of fluctuating, renewable energies. Here, we report a series of optimizations that allow for the operation of the presented tin oxide nanoparticle-based, homogeneous single-layer gas diffusion electrode at current densities of up to 1.8 A cm−2. Up to this current density, formate faradic efficiency can be kept above 70%. Individual single parameter optimizations, namely, the type of cation contained in the electrolyte, the catalyst loading of the electrode, and the hydrophobicity of the electrode, are investigated separately and afterward combined to achieve a maximized current density.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/142122/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Optimizing Reaction Conditions and Gas Diffusion Electrodes Applied in the CO2 Reduction Reaction to Formate to Reach Current Densities up to 1.8 A cm–2
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Löwe, Arminarmin.loewe (at) itc.uni-stuttgart.dehttps://orcid.org/0000-0001-5149-781XNICHT SPEZIFIZIERT
Schmidt, Maximilianmaximilian.schmidt (at) itc.uni-stuttgart.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bienen, FabianFabian.Bienen (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4660-8826NICHT SPEZIFIZIERT
Kopljar, DennisDennis.Kopljar (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2228-2016NICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, NorbertNorbert.Wagner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2596-8689NICHT SPEZIFIZIERT
Klemm, Eliaselias.klemm (at) itc.uni-stuttgart.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:8 März 2021
Erschienen in:ACS Sustainable Chemistry and Engineering
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:9
DOI:10.1021/acssuschemeng.1c00199
Seitenbereich:Seiten 4213-4223
Verlag:American Chemical society (ACS)
ISSN:2168-0485
Status:veröffentlicht
Stichwörter:electrochemical CO2 reduction, gas diffusion electrodes, high-current-density formate production, reaction engineering
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Chemische Energieträger
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Elektrochemische Prozesse
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Elektrochemische Energietechnik
Hinterlegt von: Bienen, Fabian
Hinterlegt am:20 Jul 2021 14:08
Letzte Änderung:20 Okt 2023 08:26

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