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Highly Efficient Methane Electrosynthesis Enabled by Precise, Multifaceted Interface Regulation
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AI
DOI：10.1038/s41467-026-75518-3.png)
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摘要
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二氧化碳（CO2）的电催化还原为利用可再生能源电力将温室气体排放转化为燃料和化学品提供了一条途径。在可能的产品中，甲烷（CH4）因其高能量密度和与现有天然气基础设施的无缝集成而特别具有吸引力，但其电合成受到耗能的多电子动力学和质量传输限制的阻碍。在此，我们报道了一种具有蜂窝状结构的四通道铜管穿透电极（TPE），其从根本上重塑了二氧化碳电还原的反应环境。通过精确控制电极横截面的厚度，这种多通道设计调节了气体、电子和电解质的传输，稳定了高效甲烷形成所需的三相界面。优化的TPE实现了87.5%的甲烷法拉第效率、43.46%的单电池能量效率和100小时的稳定运行。结合实验和理论分析表明，电极结构的合理设计能够精确控制二氧化碳吸附构型和反应中间体，从而精细调节向甲烷的反应路径。这些发现确立了多通道TPE作为一种高效二氧化碳电甲烷化的强大平台。电化学二氧化碳还原为可再生甲烷提供了一条途径，但其受到低效质量传输和苛刻反应动力学的阻碍。在此，作者报道了一种蜂窝状四通道铜管穿透电极，实现了高效且持久的二氧化碳至甲烷转化。
AI总结
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期刊
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15.7
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9.4W
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91.2W
机构
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