在电催化CO2RR中,电解槽是反应的主要场所,而商用电解槽需要在电流密度大于100 mA cm-2、法拉第效率(FE)大于80%、电池电位低于3 V的条件下运行数年。目前尚无电解槽能满足所有性能指标,主要是因为在电解槽中发生的许多均相反应和非均相反应难以协调管理,因此跟踪电解槽内发生的反应对于CO2RR非常重要。
该方案设计了含有光学透明组件的电解槽,以便能够可视化流体流动和盐的形成,并采用多种技术手段来解析CO2电解槽中的反应物和产物。
使用1280×1024分辨率状态下1000fps,黑白ISO高达(mino模式下)56000高速成像相机,实现连续状态的高时间分辨率的观测。
该观测平台能够在空间和时间上,以高分辨率(10-30µm)、高帧率(1000 fps)实时可视化CO2RR过程,并捕捉到电解过程中阴极和膜组件的显著的动态过程,填补了实验工具的空白。以上结果表明这种表征技术能够用于研究流动相电化学反应体系的反应情况。
以上整体观测方式成为inf-OCT红外观测平台。
200μm分辨率状态下气泡形态及形成过程
(更多内容请联系,武汉凯立特科技-工程师-于存,18502707372)
本研究利用Inf-OCT平台展示了运行中的CO2电解槽的时空可视化。这一分析工具揭示了运行中的电解槽中气体和液体反应物的化学和反应实时状态的动态变化过程,并阐明了电解槽中发生CO2RR和竞争反应的位置。
电解槽的可视化还有助于明晰电解过程中的CO2RR机制,并阐明功率调节如何调节气体和固体颗粒的形成,以促进CO2转化为产品。该平台提供的多相反应定量和实时画面有可能提供一个反馈和控制系统,以提高CO2RR电解槽的性能。
以上测试表明,Inf-OCT平台与统计分析的结合将有效确定CO2转化为其他含碳产品的活性位点。此外,eOCT平台监测和量化动态物理和机械过程的能力可用于研究各种多相现象。