Efficient electrosynthesis of n－propanol from carbon monoxide using a Ag–Ru–Cu catalyst

Xue Wang，

Pengfei Ou，

Adnan Ozden，

Sung－Fu Hung，

Jason Tam，

Christine M． Gabardo，

Jane Y． Howe，

Jared Sisler，

Koen Bertens，

F． Pelayo García de Arquer，

Rui Kai Miao，

Colin P． O’Brien，

Ziyun Wang，

Jehad Abed，

Armin Sedighian Rasouli，

Mengjia Sun，

Alexander H． Ip，

David Sinton ＆

Edward H． Sargent

Abstract

The high－energy－density C3 fuel n－propanol is desired from CO2／CO electroreduction， as evidenced by propanol’s high market price per tonne （approximately US＄ 1，400–1，600）． However， CO electroreduction to n－propanol has shown low selectivity， limited production rates and poor stability． Here we report catalysts， identified using computational screening， that simultaneously facilitate multiple carbon–carbon coupling， stabilize C2 intermediates and promote CO adsorption， all leading to improved n－propanol electrosynthesis． Experimentally we construct the predicted optimal electrocatalyst based on silver–ruthenium co－doped copper． We achieve， at 300 mA cm−2， a high n－propanol Faradaic efficiency of 36％ ± 3％， a C2＋ Faradaic efficiency of 93％ and single－pass CO conversion of 85％． The system exhibits 100 h stable n－propanol electrosynthesis． Technoeconomic analysis based on the performance of the pilot system projects profitability．

Wang， X．， Ou， P．， Ozden， A． et al． Efficient electrosynthesis of n－propanol from carbon monoxide using a Ag–Ru–Cu catalyst．               

一篇科技论文竟然触发我找找大宗化学品价格。但是能有能力做CO电化学合成正丙醇还指望依靠正丙醇的市场价格？二氧化碳电化学还原可谓近年的学术热点，但因为二氧化碳电化学还原会形成碳酸盐和碳酸氢盐不令人满意。如果能生成多碳的产物就完美了。

摘要很简单，前三年Nature子刊和Science上报道的相关反应转化率、选择性、耐久性都不行。

使用计算筛选，制备了银钌共掺杂铜催化剂，实现了三性的显著提升。举重若轻，感觉很随意做了个实验似的。

一对比对标文件，即使同样都是铜催化剂，作者小组的结果都比前三年Nature子刊和Science上报道的好，再加上C1到C2，C2到C3的逼近，结果就逆天了。

为啥好？

好数据也是注重细节摸索出来的，CO进料速率降低，转化率和选择性都提高了。

什么叫掺杂？这个图说明表面50nm之内铜原子比占94－99％，你能看到其他两种原子的数据点么？

看不到不要紧，TEM联合能谱就清楚了。

这时发Nature子刊级别的电化学反应器，能加工吧？我缺的是头脑。

这是反应流程图，是碱性膜电化学反应器。

耐久性

可贵的是作者真的对电解器、催化剂、膜、安装、附件、输入的化学品、电能、气体分离、液体分离、操作成本做了10页的技术经济性分析。这时我最近看到的第二篇文章关于技术经济性分析了，前一篇是氢气辅助二氧化碳电化学分离。

这篇文章的核心是计算机辅助设计催化剂，我不懂，只能看个热闹。

Prof． Ted Sargent