C2+ পণ্যের দিকে ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল CO2 কমানোর জন্য অনুঘটক এবং ইলেক্ট্রোলাইজার ডিজাইনের কৌশল

পরিবেশগত উদ্বেগ এবং শক্তির পরিবর্তনের আলোকে, বৈদ্যুতিক রাসায়নিক CO2 হ্রাস (ECR) থেকে মূল্য সংযোজন মাল্টিকার্বন (C2+) জ্বালানি এবং রাসায়নিক, নবায়নযোগ্য বিদ্যুৎ ব্যবহার করে, অতিরিক্ত অর্থনৈতিক সুবিধার সাথে কার্বন চক্র বন্ধ করার জন্য একটি মার্জিত দীর্ঘমেয়াদী সমাধান উপস্থাপন করে।যাইহোক, জলীয় ইলেক্ট্রোলাইটে ইলেক্ট্রোক্যাটালিটিক C─C কাপলিং এখনও কম নির্বাচনীতা, কার্যকলাপ এবং স্থিতিশীলতার কারণে একটি উন্মুক্ত চ্যালেঞ্জ।অনুঘটক এবং চুল্লিগুলির নকশা সেই চ্যালেঞ্জগুলি মোকাবেলার চাবিকাঠি রাখে।আমরা ইসিআর-এর মাধ্যমে কীভাবে দক্ষ C─C কাপলিং অর্জন করতে হয় তার সাম্প্রতিক অগ্রগতির সারসংক্ষেপ, ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্ট এবং ইলেক্ট্রোক্যাটালিটিক ইলেক্ট্রোড/চুল্লী ডিজাইনের কৌশলগুলির উপর জোর দিয়ে এবং তাদের সংশ্লিষ্ট প্রক্রিয়াগুলি।উপরন্তু, C2+ পণ্য উৎপাদনের জন্য বর্তমান বাধা এবং ভবিষ্যতের সুযোগ নিয়ে আলোচনা করা হয়েছে।আমরা মৌলিক বোঝাপড়া এবং প্রযুক্তিগত প্রয়োগ উভয় ক্ষেত্রে আরও উন্নয়ন এবং অনুপ্রেরণার জন্য সম্প্রদায়কে অত্যাধুনিক C─C সংযোগ কৌশলগুলির একটি বিশদ পর্যালোচনা প্রদান করার লক্ষ্য রাখি।

বায়ুমণ্ডলে কার্বন ডাই অক্সাইড (CO2) এর অত্যধিক মুক্তি গুরুতর পরিবেশগত পরিণতি সৃষ্টি করেছে এবং মানব সমাজের জন্য একটি জরুরি এবং সম্ভাব্য অপরিবর্তনীয় হুমকিও উপস্থাপন করেছে (1, 2)।যেহেতু বায়ুমণ্ডলীয় CO2 ঘনত্ব 1800-এর দশকের গোড়ার দিকে 270 পিপিএম (প্রতি মিলিয়ন অংশ) থেকে 401.3 পিপিএম জুলাই 2015-এ বেড়েছে, মানব ক্রিয়াকলাপ দ্বারা নির্গত কার্বন পদচিহ্ন পুনর্ব্যবহারের বিষয়ে বিশ্বব্যাপী ঐকমত্য পৌঁছেছে (3, 4)।কার্বন পদচিহ্নের জন্য ঘনিষ্ঠ লুপ উপলব্ধি করার জন্য, একটি সম্ভাব্য পন্থা হল বর্তমান শক্তি এবং রাসায়নিক শিল্পের নির্ভরতা জীবাশ্ম জ্বালানি থেকে দূরে সরিয়ে সৌর এবং বায়ুর মতো নবায়নযোগ্য উত্সগুলিতে (5-8)।যাইহোক, এই পুনর্নবীকরণযোগ্য উত্সগুলি থেকে শক্তির ভগ্নাংশ তাদের অন্তর্বর্তী প্রকৃতির কারণে শুধুমাত্র 30% এর মধ্যে সীমাবদ্ধ, যদি না বড় আকারের শক্তি সঞ্চয় করার পদ্ধতি উপলব্ধ না হয় (9)।তাই, বিকল্প হিসেবে, পাওয়ার প্ল্যান্টের মতো বিন্দু উৎস থেকে CO2 ক্যাপচার করা, এরপর রাসায়নিক ফিডস্টক এবং জ্বালানিতে রূপান্তর করা আরও কার্যত কার্যকর (9-12)।নবায়নযোগ্য বিদ্যুৎ ব্যবহার করে ইলেক্ট্রোক্যাটালিটিক CO2 হ্রাস (ইসিআর) রূপান্তরের জন্য প্রয়োজনীয় হালকা অপারেশন অবস্থার কারণে একটি মার্জিত দীর্ঘমেয়াদী সমাধান উপস্থাপন করে, যেখানে মান-সংযোজন পণ্যগুলি বেছে বেছে তৈরি করা যেতে পারে (13)।চিত্র 1-এ যেমন পরিকল্পিতভাবে চিত্রিত করা হয়েছে, এই প্রক্রিয়ায়, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ইলেক্ট্রোলাইজার CO2 এবং জলকে নবায়নযোগ্য বিদ্যুৎ দ্বারা চালিত রাসায়নিক এবং জ্বালানীতে রূপান্তরিত করে।ফলস্বরূপ জ্বালানী দীর্ঘমেয়াদী সঞ্চয় করতে সক্ষম এবং বিতরণ বা ব্যবহার করা যেতে পারে, CO2 কে প্রধান বর্জ্য হিসাবে প্রদান করে, যা লুপ বন্ধ করার জন্য চুল্লিতে ফেরত দেওয়া হবে।অধিকন্তু, ইসিআর থেকে প্রাপ্ত ছোট-অণু রাসায়নিক ফিডস্টক [যেমন, কার্বন মনোক্সাইড (CO) এবং ফর্মেট] আরও জটিল রাসায়নিক সংশ্লেষণের জন্য কাঁচামাল হিসেবে ব্যবহার করা যেতে পারে।

সৌর, বায়ু এবং হাইড্রোর মতো নবায়নযোগ্য শক্তির উত্স দ্বারা চালিত বন্ধ কার্বন চক্রের মাধ্যমে ইসিআর থেকে জ্বালানি এবং রাসায়নিকগুলি অর্জন করা যেতে পারে।সেল ইঞ্জিনিয়ারিং এবং ক্যাটালিস্ট ইঞ্জিনিয়ারিং উচ্চ শক্তির ঘনত্বের সাথে মূল্য সংযোজন C2+ পণ্যগুলিতে CO2 রূপান্তরের জন্য নির্বাচনীতা, কার্যকলাপ এবং দক্ষতার প্রচার করতে মূল ভূমিকা পালন করে।

যাইহোক, CO2 হল একটি স্থিতিশীল রৈখিক অণু যার একটি শক্তিশালী C═O বন্ড (750 kJ mol−1) (14), এটিকে ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল রূপান্তর করা কঠিন করে তোলে।সুতরাং, এটির জন্য একটি উচ্চ অ্যাক্টিভেশন বাধা প্রয়োজন, যা ঘুরে, উল্লেখযোগ্য অতিরিক্ত সম্ভাবনার দিকে নিয়ে যায় (15)।তদ্ব্যতীত, একটি জলীয় ইলেক্ট্রোলাইটে ECR-তে বহু-ইলেক্ট্রন/প্রোটন স্থানান্তর প্রক্রিয়ার সাথে একত্রে বিভিন্ন সম্ভাব্য প্রতিক্রিয়া মধ্যবর্তী এবং পণ্যগুলির (16-18) অন্তর্ভুক্ত থাকে, এটিকে অত্যন্ত জটিল করে তোলে।সারণি 1 প্রধান ECR পণ্যগুলির অর্ধেক ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল থার্মোডাইনামিক বিক্রিয়ার সংক্ষিপ্ত বিবরণ দেয়, যার মধ্যে রয়েছে CO, মিথেন (CH4), মিথানল (CH3OH), ফরমিক অ্যাসিড (HCOOH), ইথিলিন (C2H4), ইথানল (CH3CH2OH), এবং আরও অনেক কিছু। সংশ্লিষ্ট স্ট্যান্ডার্ড রেডক্স সম্ভাব্যতা (19)।সাধারণভাবে, একটি ECR প্রক্রিয়া চলাকালীন, CO2 অণুগুলি প্রথমে অনুঘটক পৃষ্ঠের পরমাণুর সাথে শোষণ এবং মিথস্ক্রিয়া করে *CO2− গঠন করে, তারপরে বিভিন্ন চূড়ান্ত পণ্যের দিকে প্রোটন এবং/অথবা ইলেক্ট্রনের বিভিন্ন ধাপে স্থানান্তর হয়।উদাহরণস্বরূপ, CH4 নিম্নলিখিত পথগুলির মাধ্যমে তৈরি বলে বিশ্বাস করা হয়: CO2 → *COOH → *CO → *CHO → *CH2O → *CH3O → CH4 + *O → CH4 + *OH → CH4 + H2O (20)।

চিত্র 2A রিপোর্ট করা ইসিআর ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্টের জন্য বিভিন্ন উৎপাদন হারের (বর্তমান ঘনত্ব) অধীনে ফ্যারাডাইক দক্ষতা (এফই) সংক্ষিপ্ত করে, যা প্রতিক্রিয়ার পণ্য নির্বাচনকে প্রতিনিধিত্ব করে (21-43)।উল্লেখযোগ্যভাবে, যদিও অত্যাধুনিক ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্টরা CO2 কে C1 পণ্যে (CO বা ফর্মেট) রূপান্তর করতে পারে উচ্চ উৎপাদন হারের অধীনে 95% FE এর সাথে (>20 mA cm−2 H-type cell এর জন্য এবং >100 mA cm− ফ্লো সেলের জন্য 2) (9, 21, 22, 25, 28, 44, 45), উচ্চ নির্বাচনী (>90%) এবং আরও উপলব্ধ মাল্টিকার্বন (C2+) রাসায়নিকের দক্ষ উত্পাদন এখনও পর্যন্ত উপলব্ধি করা যায়নি।এটি এই কারণে যে C2+ পণ্যের সাথে সংযোগ স্থাপনের জন্য পৃষ্ঠে বেশ কয়েকটি CO2 অণুর আগমন এবং শোষণ, ধাপে ধাপে রূপান্তর এবং স্থানিক অবস্থান (13) প্রয়োজন।সুনির্দিষ্ট হওয়ার জন্য, চিত্র 2B-তে দেখানো হয়েছে, *CO মধ্যবর্তীগুলির পরবর্তী প্রতিক্রিয়াগুলি ECR-এর চূড়ান্ত C2+ পণ্যগুলি নির্ধারণ করে।সাধারণভাবে, C2H6 এবং CH3COO− একই *CH2 মধ্যবর্তী ভাগ করে, যা *CO এর প্রোটন-কাপল্ড ইলেক্ট্রন স্থানান্তর ধাপ থেকে উৎপন্ন হয়।*CH2 এর আরও প্রোটোনেশন *CH3 মধ্যবর্তী দেয়, যা *CH3 ডাইমারাইজেশনের মাধ্যমে C2H6 গঠনের দিকে নিয়ে যায়।C2H6 প্রজন্মের বিপরীতে, CH3COO− *CH2 এ CO সন্নিবেশের মাধ্যমে গঠিত হয়।*CO ডাইমারাইজেশন হল C2H4, CH3CH2OH এবং n-প্রোপ্যানল (n-C3H7OH) গঠনের হার-নির্ধারক ধাপ।ইলেক্ট্রন স্থানান্তর এবং প্রোটোনেশন ধাপগুলির একটি সিরিজের পরে, *CO─CO ডাইমার *CH2CHO মধ্যবর্তী গঠন করে, যা C2H4 এবং C2H5OH-এর জন্য নির্বাচন-নির্ধারক পদক্ষেপ হিসাবে কাজ করে।উপরন্তু, এটি পাওয়া গেছে যে *CH2CHO থেকে C2H4 কমিয়ে *CH3CHO থেকে C2H5OH (46) রূপান্তরিত করার চেয়ে কম শক্তির বাধা রয়েছে, যা বেশিরভাগ তামার অনুঘটকগুলিতে C2H5OH এর তুলনায় C2H4 এর জন্য উচ্চতর FE ব্যাখ্যা করতে পারে।অধিকন্তু, স্থিতিশীল C2 মধ্যবর্তীগুলি CO সন্নিবেশের মাধ্যমে n-C3H7OH এ স্থানান্তর করতে পারে।C2+ রাসায়নিক গঠনের সময় জটিল এবং অনিয়ন্ত্রিত প্রতিক্রিয়া পথগুলি প্রধানত প্রোটোনেশন সাইটগুলিতে আরও অনেকগুলি স্থানান্তরের কারণে হয়, যার সাথে কোন ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পদক্ষেপের সম্ভাব্য জড়িত থাকার কারণে (19, 47)।যেমন, উচ্চ ফলনে নির্দিষ্ট C2+ পণ্য গঠনের জন্য অত্যন্ত নির্বাচনী ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্টের নকশা একটি পূর্বশর্ত।এই পর্যালোচনাতে, আমরা ECR এর মাধ্যমে নির্বাচনী C2+ পণ্য তৈরির জন্য ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্ট ডিজাইনের কৌশলগুলির সাম্প্রতিক অগ্রগতি হাইলাইট করার লক্ষ্য রাখি।আমরা সম্পর্কিত প্রক্রিয়াগুলির বোঝার একটি সারাংশও প্রদান করি।ইসিআর-এর দক্ষ, স্থিতিশীল এবং বৃহৎ মাপের অপারেশন কীভাবে অর্জন করা যায় তা দেখানোর জন্য ইলেকট্রোড এবং চুল্লির নকশার উপরও জোর দেওয়া হবে।তদ্ব্যতীত, আমরা মূল্য সংযোজন C2+ রাসায়নিকগুলিতে CO2 এর বৈদ্যুতিন রাসায়নিক রূপান্তরের জন্য অবশিষ্ট চ্যালেঞ্জ এবং ভবিষ্যতের সুযোগগুলি নিয়ে আলোচনা করব।

(ক) উল্লিখিত ইসিআর ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্ট (21–43, 130) এর জন্য বিভিন্ন উৎপাদন হারের (বর্তমান ঘনত্ব) অধীনে FE।(B) ECR চলাকালীন সর্বাধিক সম্ভাব্য C2+ পথ।আমেরিকান কেমিক্যাল সোসাইটি (47) থেকে অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদিত।

কার্বন-নিরপেক্ষ শক্তি চক্র (11) অর্জনের জন্য রাসায়নিক জ্বালানি এবং ফিডস্টকে CO2-এর ইলেক্ট্রোক্যাটালিটিক রূপান্তর একটি সম্ভাব্য প্রযুক্তি।যাইহোক, C2+ পণ্যগুলির FE এখনও ব্যবহারিক প্রয়োগ থেকে অনেক দূরে, যেখানে অত্যাধুনিক অনুঘটকগুলি প্রায় 60% FE (13, 33) সহ C2 পণ্য উৎপাদনের অনুমতি দেয়, যেখানে C3 উত্পাদন 10% এর কম সীমাবদ্ধ FE (48, 49)।CO2 থেকে C2+ পণ্যের রিডাক্টিভ কাপলিংয়ের জন্য অত্যন্ত সমন্বিত আকারগত এবং ইলেকট্রনিক বৈশিষ্ট্য সহ ভিন্ন ভিন্ন অনুঘটকের প্রয়োজন (50, 51)।অনুঘটক পৃষ্ঠের মধ্যবর্তী স্কেলিং সম্পর্ক ভাঙতে হবে (47, 52, 53)।তদুপরি, C─C বন্ড গঠন অর্জনের জন্য, অনুঘটক পৃষ্ঠের শোষিত প্রতিক্রিয়া মধ্যবর্তীগুলি অবশ্যই একে অপরের কাছাকাছি হতে হবে।তদ্ব্যতীত, একটি নির্দিষ্ট C2+ পণ্যের দিকে প্রাথমিকভাবে শোষিত মধ্যবর্তী থেকে পথটি একাধিক প্রোটন-সহায়ক ইলেক্ট্রন স্থানান্তর পদক্ষেপের কারণে ভালভাবে নিয়ন্ত্রণ করা প্রয়োজন।C2+ পণ্যের প্রতি CO2 হ্রাসের উচ্চ জটিলতা বিবেচনা করে, নির্বাচনীতা বাড়ানোর জন্য ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্টকে সাবধানে তৈরি করা উচিত।মধ্যবর্তী প্রজাতি এবং রাসায়নিক সংমিশ্রণ অনুসারে, আমরা C2+ পণ্যগুলিকে মাল্টিকার্বন হাইড্রোকার্বন এবং অক্সিজেনেটে শ্রেণীবদ্ধ করি (4, 54)।নির্দিষ্ট C2+ অণু উৎপাদনের জন্য অত্যন্ত দক্ষ ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্টের কাছে যাওয়ার জন্য, বেশ কয়েকটি অনুঘটক নকশা কৌশল, যেমন হেটেরোঅটম ডোপিং, ক্রিস্টাল ফেসেট রেগুলেশন, অ্যালয়/ডিলয়িং, অক্সিডেশন স্টেট টিউনিং এবং সারফেস লিগ্যান্ড কন্ট্রোল প্রদর্শন করা হয়েছে (35, 41, 55-61) .সর্বোত্তম নকশা যুক্তিসঙ্গতভাবে উপরোক্ত প্রভাব বিবেচনা করা উচিত এবং সুবিধা সর্বাধিক করা উচিত.অন্যথায়, সক্রিয়-সাইটের মোটিফগুলি কী এমন একটি অনন্য অনুঘটক আচরণের দিকে পরিচালিত করে তা বোঝা C─C সংযোগের জন্য সুনির্দিষ্ট অনুঘটক ডিজাইনের উপর আরও আলোকপাত করতে পারে।সুতরাং, কীভাবে নির্দিষ্ট পণ্যগুলির (মাল্টিকার্বন হাইড্রোকার্বন এবং অক্সিজেনেট) দিকে ইসিআর অনুঘটক ডিজাইন করা যায় এবং সম্পর্কিত প্রক্রিয়াটি এই অংশে আলোচনা করা হবে।

C2+ হাইড্রোকার্বন, যেমন C2H4, বিভিন্ন রাসায়নিক শিল্পের জন্য নেক্সাস রাসায়নিক, যেমন পলিথিন উৎপাদন (62, 63)।এছাড়াও, এটি সরাসরি ঢালাইয়ের জ্বালানী হিসাবে বা প্রাকৃতিক গ্যাসের মিশ্র উপাদান হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে (12)।CO (Fischer-Tropsch সংশ্লেষণ) এবং CO2 এর হাইড্রোজেনেশন দীর্ঘকাল ধরে শিল্প স্কেলে C2+ হাইড্রোকার্বন তৈরি করতে ব্যবহার করা হয়েছে কিন্তু উচ্চ শক্তি খরচ এবং পরিবেশগত প্রভাব দ্বারা চ্যালেঞ্জ করা হয়েছে (64)।সম্পূর্ণ বিপরীতে, পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি ব্যবহার করে ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল CO2 হ্রাস একটি পরিষ্কার এবং আরও টেকসই পথ প্রদান করে।C2+ হাইড্রোকার্বন (32, 33, 65-70) এর দিকে দক্ষ ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্ট তৈরি করার জন্য দুর্দান্ত প্রচেষ্টা করা হয়েছে।

বাইমেটালিক ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্টগুলি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল CO2 রূপান্তরের সময় স্কেলিং সম্পর্ক ভাঙার জন্য ব্যাপকভাবে তদন্ত করা হয়েছে, যা মূল মধ্যবর্তীকে স্থিতিশীল করতে পারে এবং অত্যধিক সম্ভাবনা কমিয়ে দিতে পারে এবং এর ফলে, নির্বাচনীতা বৃদ্ধি করতে পারে (71-74)।যদিও Au-Cu, Ag-Cu, Au-Pd, এবং Cu-Pt সহ একাধিক সংকর ধাতুর উচ্চ দক্ষতা C1 উৎপাদনের জন্য ক্রিটিক্যাল ইন্টারমিডিয়েট (73, 75) স্থিতিশীল করার জন্য প্রদর্শিত হয়েছে, C2+ হাইড্রোকার্বন গঠনের দিকে খাদ প্রভাব বলে মনে হচ্ছে আরো জটিল হতে (76)।উদাহরণস্বরূপ, Cu-Ag বাইমেটালিক সিস্টেমে, Ag এবং Cu (77) এর পৃষ্ঠের পারমাণবিক অনুপাত টিউন করে পণ্য বন্টন সহজেই নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে।সারফেস কিউ-সমৃদ্ধ নমুনা হাইড্রোকার্বন উৎপাদনের জন্য পছন্দ করা হয়, যখন পৃষ্ঠের Ag-সমৃদ্ধ একের পণ্যে CO দ্বারা প্রাধান্য থাকে, যা অ্যালোয়েড ECR ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্টের জন্য পারমাণবিক অনুপাতের গুরুত্ব তুলে ধরে।স্থানীয় পারমাণবিক বিন্যাসের কারণে সৃষ্ট জ্যামিতিক প্রভাব মধ্যবর্তীগুলির বাঁধাই শক্তিকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করতে পারে।গেওয়ার্থ এবং সহকর্মীরা (36) দেখিয়েছেন যে সংযোজন-নিয়ন্ত্রিত ইলেক্ট্রোডিপোজিশন থেকে Cu-Ag অ্যালয়গুলি একটি ক্ষারীয় প্রবাহ ইলেক্ট্রোলাইজারে C2H4 এর জন্য ~60% FE প্রদর্শন করেছে (চিত্র 3, A এবং B)।এই ক্ষেত্রে, অপ্টিমাইজড C2H4 সিলেক্টিভিটি মরফোলজি এবং এজি-লোডিং টিউনিং দ্বারা অর্জন করা যেতে পারে।Ag সাইটগুলি ECR চলাকালীন CO গঠনের জন্য একটি প্রবর্তকের ভূমিকা পালন করে বলে বিশ্বাস করা হয়।তারপরে, CO মধ্যবর্তী সর্বোত্তম প্রাপ্যতা প্রতিবেশী Cu-এ C─C সংযোগে সাহায্য করতে পারে।এছাড়াও, Ag Cu-Ag অনুঘটক সংশ্লেষণের (চিত্র 3C) সময় Cu2O গঠনের প্রচার করতে পারে, যার ফলে C2H4 উত্পাদন দক্ষতা বৃদ্ধি পায়।এই সিনার্জি C─C কাপলিং অনুঘটকগুলির বিকাশের জন্য নতুন সম্ভাবনা উন্মুক্ত করে।তদ্ব্যতীত, খাদ ব্যবস্থায় বিভিন্ন ধাতুর মিশ্রণের ধরণটিও ECR পণ্যগুলির বিতরণ নির্ধারণ করতে পারে।উদাহরণ হিসেবে Pd-Cu সংকর ধাতু ব্যবহার করে (চিত্র 3D), কেনিস এবং সহকর্মীরা (71) দেখিয়েছেন যে একটি ফেজ-বিচ্ছিন্ন Pd-Cu অনুঘটক C2H4 এর জন্য সর্বোচ্চ নির্বাচনীতা (~50%) প্রদান করতে পারে তার ক্রমানুসারে এবং বিশৃঙ্খলার তুলনায়। প্রতিপক্ষডি-ব্যান্ড তত্ত্ব অনুসারে, সাধারণত, একটি নিম্ন ডি-ব্যান্ড কেন্দ্রের সাথে ট্রানজিশন ধাতু ধাতব পৃষ্ঠে (78) ইন সিটু জেনারেটেড ইন্টারমিডিয়েটগুলির দুর্বল বাঁধাই দেখায়।যখন ফেজ-বিচ্ছিন্ন Pd-Cu খাদ Cu ন্যানো পার্টিকেলস (NPs) সহ CO-এর জন্য অনুরূপ অনুঘটক নির্বাচন এবং কার্যকলাপ প্রদর্শন করে, এটি Pd টিউনিং দ্বারা মধ্যবর্তীদের প্রতি সম্পূর্ণ ভিন্ন বাঁধাই শক্তি প্রদান করে।চিত্র 3E-তে যেমন দেখানো হয়েছে, ফেজ-বিচ্ছিন্ন কিউ-পিডি খাদ সবচেয়ে কম-শায়িত ডি-ব্যান্ড কেন্দ্র দেখিয়েছে, যেখানে কিউ এনপি সর্বোচ্চ।এটি পরামর্শ দেয় যে ফেজ-বিচ্ছিন্ন কিউ-পিডি খাদটির CO মধ্যবর্তীর জন্য সর্বনিম্ন বাঁধাই শক্তি ছিল।এই পর্যবেক্ষণটি বোঝায় যে জ্যামিতিক এবং কাঠামোর প্রভাব ফেজ-বিচ্ছিন্ন কিউ-পিডি খাদ ক্ষেত্রে হাইড্রোকার্বন নির্বাচনীতা উন্নত করার জন্য ইলেকট্রনিক প্রভাবের চেয়ে বেশি ভূমিকা পালন করতে পারে।আজ অবধি, শুধুমাত্র খাঁটি তামা বা তামা-ভিত্তিক খাদই CO2 থেকে C2+ হাইড্রোকার্বনের বৈদ্যুতিক রাসায়নিক হ্রাসের জন্য উচ্চতর নির্বাচন এবং কার্যকলাপ দেখায়।এইভাবে, ECR থেকে C2+ হাইড্রোকার্বন উৎপাদনের জন্য একটি অভিনব ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্ট তৈরি করা খুবই প্রয়োজন।CO2 হাইড্রোজেনেশন দ্বারা অনুপ্রাণিত হয়ে, একটি প্রাথমিক গবেষণায় দেখা গেছে যে বিভিন্ন পর্যায় সহ Ni-Ga খাদ C2H4 প্রজন্মের (79) জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।এটি দেখায় যে Ni5Ga3 ফিল্ম CO2 কমাতে পারে C2H4 এবং ইথেন (C2H6)।যদিও C2+ হাইড্রোকার্বনের দিকে FE 5% এর কম, তবে এটি খাদ প্রভাবের উপর ভিত্তি করে C─C কাপলিং এর দিকে ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্ট স্ক্রীনিংয়ের জন্য নতুন লাইন খুলতে পারে।

(A থেকে C) Cu-Ag বাইমেটালিক অনুঘটকগুলি সংযোজন-নিয়ন্ত্রিত ইলেক্ট্রোডিপোজিশন দ্বারা তৈরি: (A) Cu তারের স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (SEM), Cu-Ag পলি, এবং Cu-Ag তার এবং (B) সংশ্লিষ্ট C2H4 FE।(C) EXAFS দেখিয়েছে যে Cu-Ag তার একজাতভাবে মিশ্রিত হয়েছিল এবং Cu(I) অক্সাইড উপস্থাপন করা হয়েছিল।(A) থেকে (C) আমেরিকান কেমিক্যাল সোসাইটি (36) থেকে অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়।(D এবং E) বিভিন্ন মিক্সিং প্যাটার্ন সহ Cu-Pd অনুঘটক: (D) ইলাস্ট্রেশন, ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (TEM) ইমেজ, এবং শক্তি-বিচ্ছুরিত স্পেকট্রোস্কোপি উপাদানের মানচিত্র অর্ডারকৃত, বিকৃত, এবং ফেজ-বিচ্ছিন্ন Cu-Pd অ্যালয় এবং (E) ) সারফেস ভ্যালেন্স ব্যান্ড ফটোইমিশন স্পেকট্রা এবং ডি-ব্যান্ড সেন্টার (উল্লম্ব লাইন) ফার্মি স্তরের সাপেক্ষে Cu-Pd অ্যালয়।(D) এবং (E) আমেরিকান কেমিক্যাল সোসাইটি (71) থেকে অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়।au, নির্বিচারে একক।

খাদ প্রভাব ছাড়াও, অক্সিডেশন অবস্থাগুলিকে হেরফের করা হল ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্টের কর্মক্ষমতা সুর করার আরেকটি প্রধান নীতি, যা উপাদানের স্থানীয় ইলেকট্রনিক কাঠামোকে প্রভাবিত করতে পারে।অনুঘটকের অক্সিডেশন স্টেট টিউনিংয়ের প্রথম উদাহরণ হল অক্সাইড থেকে প্রাপ্ত উপকরণ ব্যবহার করা।পরিস্থিতি হ্রাসের পরে অনুঘটকের পৃষ্ঠ বা পৃষ্ঠতলের অবশিষ্ট অক্সিজেন প্রজাতিগুলি ধাতব কেন্দ্রের জারণ অবস্থাকে নিয়ন্ত্রণ করতে পারে।উদাহরণস্বরূপ, প্লাজমা-অক্সিডাইজড কিউ C2H4 এর দিকে 60% এর বেশি নির্বাচনীতা দেখিয়েছে, যা হ্রাস-প্রতিরোধী Cu+ (37) এর জন্য দায়ী ছিল।উচ্চ ইথিলিন সিলেক্টিভিটির জন্য Cu+ হল মূল পরামিতি নিশ্চিত করতে, আমরা বিভিন্ন প্লাজমা (চিত্র 4A) ব্যবহার করে নিয়ন্ত্রণ পরীক্ষা করেছি।সিটু হার্ড এক্স-রে শোষণ স্পেকট্রোস্কোপি আরও দেখিয়েছে যে (সাব) পৃষ্ঠ স্তরের অবশিষ্ট অক্সাইডগুলি হ্রাসের অবস্থার বিরুদ্ধে স্থিতিশীল, −1.2 V বনাম বিপরীতে তুলনামূলকভাবে উচ্চ সম্ভাবনায় হ্রাসের 1 ঘন্টা পরে উল্লেখযোগ্য পরিমাণ Cu+ প্রজাতি অবশিষ্ট থাকে। হাইড্রোজেন ইলেক্ট্রোড (RHE)।তদুপরি, একটি সল-জেল কপার অক্সিক্লোরাইড থেকে তামার ইলেক্ট্রোডিপজিশন আবার যাচাই করেছে যে স্থিতিশীল পৃষ্ঠ Cu+ প্রজাতি C2H4 (61) এর নির্বাচনীতা উন্নত করতে পারে।বিভিন্ন প্রয়োগযোগ্য সম্ভাবনার অধীনে একটি তামার অনুঘটকের অক্সিডেশন অবস্থা সিটু নরম এক্স-রে শোষণ স্পেকট্রোস্কোপিতে সময়-সমাধান ব্যবহার করে ট্র্যাক করা হয়েছিল।Cu2+ থেকে Cu+ এ প্রাথমিক রূপান্তরের ধাপটি খুব দ্রুত;যাইহোক, Cu+ প্রজাতির আরও ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল হ্রাস Cu0-এ অনেক ধীর।প্রায় 23% Cu+ প্রজাতি 1-ঘণ্টা ধ্রুবক হ্রাসের পরেও −1.2 V বনাম RHE (চিত্র 4B) এর মধ্যে থেকে যায়।যান্ত্রিক গবেষণায় দেখা গেছে যে Cu+ এবং Cu0-এর মধ্যে ইন্টারফেস মধ্যবর্তীদের মধ্যে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক আকর্ষণের দিকে নিয়ে যায় যেহেতু *CO@Cu+ এর C পরমাণু ইতিবাচকভাবে চার্জ করা হয়, যেখানে *CO@Cu0 নেতিবাচকভাবে চার্জ করা হয় (80), যা ফলস্বরূপ, C─C বন্ড গঠন করে এবং এইভাবে C2+ হাইড্রোকার্বন তৈরি করে।অক্সাইড থেকে প্রাপ্ত উপকরণ ছাড়াও, কপার নাইট্রাইড (Cu3N) ব্যবহার করা হয়েছিল (সাব) সারফেস Cu+ প্রজাতি অর্জনের জন্য *CO (81) এর ডাইমারাইজেশন শক্তি বাধা হ্রাস করতে।উপরন্তু, অক্সাইড থেকে প্রাপ্ত Cu-এর তুলনায়, Cu3N-প্রাপ্ত Cu+ প্রজাতিগুলি আরও বেশি স্থিতিশীল (চিত্র 4C)।ফলস্বরূপ, নাইট্রাইড থেকে প্রাপ্ত তামা অনুঘটক C2H4 এর জন্য 39 ± 2% এর একটি FE প্রদর্শন করে, যা বিশুদ্ধ Cu (~23%) এবং অক্সাইড থেকে প্রাপ্ত Cu (~28%) কে ছাড়িয়ে যায়।উপরে উল্লিখিত Cu+/Cu অনুঘটক সিস্টেমের সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ, বোরন Cuδ+ (41) প্রবর্তন এবং স্থিতিশীল করার জন্য হেটেরোএটম ডোপান্ট হিসাবে ব্যবহৃত হয়েছে।বোরন ডোপান্টের ঘনত্ব পরিবর্তন করে তামার গড় জারণ অবস্থা +0.25 থেকে +0.78 পর্যন্ত নিয়ন্ত্রণ করা যায়।রাজ্যগুলির প্রক্ষিপ্ত ঘনত্ব দেখায় যে ইলেকট্রনগুলি তামা থেকে বোরনে স্থানান্তরিত হয়, যা একটি ডোপ্যান্ট-প্ররোচিত ইতিবাচক চার্জযুক্ত তামার সাইটগুলির দিকে পরিচালিত করে।বোরন-ডোপড তামা *CHO মধ্যবর্তী একটি বর্ধিত গঠন শক্তি দেখিয়েছে এবং এইভাবে, C1 পণ্যের দিকে প্রতিক্রিয়া পথকে দমন করেছে।উপরন্তু, এটি *CO ডাইমারাইজেশন প্রতিক্রিয়া শক্তি (চিত্র 4D) হ্রাস করে মাল্টিকার্বন হাইড্রোকার্বনের প্রতি নির্বাচনীতা বাড়াতে পারে।তামার গড় সারফেস অক্সিডেশন স্টেট অপ্টিমাইজ করে, ~53% C2H4 সহ ~80% এর উচ্চ C2 FE +0.35 (চিত্র 4E) গড় তামার জারণ অবস্থার অধীনে অর্জন করা যেতে পারে।আজ অবধি, তামার সক্রিয় সাইটগুলিকে Cu0, Cuδ+, এবং/অথবা বিভিন্ন গবেষণায় ECR-এর জন্য তাদের ইন্টারফেস হিসাবে চিহ্নিত করা হয়েছে (39, 41, 42, 81, 82)।তবে সক্রিয় সাইটটি কী তা নিয়ে এখনও বিতর্ক চলছে।যদিও Heteroatom ডোপিং-প্ররোচিত Cuδ+ অনুঘটকগুলি C2+ পণ্যগুলির দিকে ECR-এর জন্য খুব সক্রিয় বলে প্রমাণিত হয়েছে, একই সাথে উৎপন্ন ত্রুটি এবং ইন্টারফেসগুলির সমন্বয়সাধনের প্রভাবও বিবেচনা করা উচিত।তাই, তামার পৃষ্ঠের সক্রিয় কেন্দ্র শনাক্ত করার জন্য এবং প্রতিক্রিয়া অবস্থার অধীনে সক্রিয় সাইটগুলির সিটু রূপান্তরের সম্ভাব্যতা নিরীক্ষণের জন্য অপারেন্ডো বৈশিষ্ট্যগুলির পদ্ধতিগত বিকাশ করা উচিত।এছাড়াও, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল হ্রাস অবস্থার অধীনে ইতিবাচক চার্জযুক্ত তামার স্থায়িত্ব আরেকটি উদ্বেগের বিষয়।স্থিতিশীল Cuδ+ সাইটগুলির সাথে অনুঘটকগুলিকে কীভাবে সংশ্লেষ করা যায় তা একটি চ্যালেঞ্জ রয়ে গেছে।

(A) বিভিন্ন প্লাজমা-অ্যাক্টিভেটেড কপার ক্যাটালিস্টের C2H4 সিলেক্টিভিটির সারাংশ।নেচার পাবলিশিং গ্রুপ (37) থেকে অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়েছে।স্কেল বার, 500 এনএম।(B) ইলেক্ট্রোডিপোজিটেড কপারে −1.2 V বনাম RHE-এর বিক্রিয়া সময়ের সাপেক্ষে Cu অক্সিডেশনের অনুপাত।নেচার পাবলিশিং গ্রুপ (61) থেকে অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়েছে।(C) Cu-on-Cu3N বা Cu-on-Cu2O-তে RHE বনাম −0.95 V-এ প্রতিক্রিয়া সময়ের ফাংশন সহ Cu+ প্রজাতির অনুপাত।নেচার পাবলিশিং গ্রুপ (81) থেকে অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়েছে।(D) বোরন ডোপিং তামার পৃষ্ঠে CO-এর গড় শোষণ শক্তি পরিবর্তন করতে এবং CO─CO ডাইমারাইজেশন শক্তি কমাতে সক্ষম হয়েছিল।1[B], 2[B], 3[B], 4[B], এবং 8[B] তামার অনুঘটকগুলিতে সাবসারফেস বোরন ডোপিংয়ের ঘনত্বকে নির্দেশ করে, যা ছিল 1/16, 1/8, 3/ 16, 1/4, এবং 1/2, যথাক্রমে।(E) বোরন-ডোপড তামা অনুঘটকগুলিতে C2 বা C1 পণ্যগুলির অক্সিডেশন অবস্থা এবং FE-এর মধ্যে সম্পর্ক।(D) এবং (E) প্রকৃতি প্রকাশনা গ্রুপ (41) থেকে অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়।(F) ECR এর আগে (উপরে) এবং পরে (নীচে) Cu2O ফিল্মের বিভিন্ন পুরুত্ব সহ তামার ফয়েলের SEM চিত্র।আমেরিকান কেমিক্যাল সোসাইটি (83) থেকে অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদিত।

বৈদ্যুতিন কাঠামো ছাড়াও, অক্সাইড থেকে প্রাপ্ত উপকরণগুলি পরিস্থিতি হ্রাস প্রক্রিয়ার সময় রূপবিদ্যা বা কাঠামোর বিবর্তনের দিকে পরিচালিত করতে পারে।রূপবিদ্যা বা কাঠামোর দৃষ্টিকোণ থেকে, অক্সাইড থেকে প্রাপ্ত ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্টের বর্ধিত ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কর্মক্ষমতা সক্রিয় শস্যের সীমানা, প্রান্ত এবং ধাপ (83-85) গঠনের জন্য দায়ী করা হয়েছে।ইয়ো এবং সহকর্মীরা (83) বিভিন্ন পুরুত্বের সাথে ইলেক্ট্রোডিপোজিটেড Cu2O ফিল্মে নির্বাচনী C─C কাপলিং রিপোর্ট করেছেন (চিত্র 4F)।সিটু রমন স্পেকট্রোস্কোপিতে প্রকাশ করা হয়েছে যে Cu2O ফিল্মের পৃষ্ঠ ECR (83) চলাকালীন স্থিতিশীল ধাতব Cu0-তে হ্রাস পেয়েছে।ফলস্বরূপ, ধাতব Cu0 কে Cu+ প্রজাতি বা Cu+/Cu0 ইন্টারফেসের পরিবর্তে অনুঘটক সক্রিয় কেন্দ্র হিসাবে নিশ্চিত করা হয়েছে।Cu2O কে ধাতব Cu0-এ হ্রাস করার প্রক্রিয়ায়, অনুঘটক পৃষ্ঠটি ধাপ, প্রান্ত এবং সোপান গঠনের সম্ভাবনা রয়েছে।এটি নির্দেশ করা হয়েছিল যে গঠিত ধাপ এবং প্রান্তগুলি টেরেসগুলির চেয়ে বেশি সক্রিয়, তাদের *CO এর সাথে শক্তিশালী বাঁধন থেকে উদ্ভূত হয়, যা *CO থেকে *CHO বা *CH2O কে আরও হাইড্রোজেনেট করতে পারে।এছাড়াও, এজ কিউ পরমাণুগুলি *CHO এবং *CH2O গঠন বৃদ্ধির জন্য একটি প্রবর্তক।পূর্ববর্তী কাজ পরামর্শ দিয়েছে যে *CHO এবং *CH2O মধ্যবর্তীগুলি C─C সংযোগের জন্য গতিবিদ্যায় *CO এর চেয়ে বেশি অনুকূল (86)।পৃষ্ঠের রূপবিদ্যা নিয়ন্ত্রণ করে, *CHO এবং *CH2O মধ্যবর্তী পদার্থের রসায়ন শক্তিকে অপ্টিমাইজ করা যায়।এই গবেষণায়, লেখকরা দেখেছেন যে C2H4 এর FE 40 থেকে 22% কমেছে যখন তারা Cu2O পাতলা ফিল্মের পুরুত্ব 0.9 থেকে 8.8 μm পর্যন্ত বাড়িয়েছে।এটি কম সমন্বিত Cu এর ঘনত্বের কারণে যা Cu2O বেধ বৃদ্ধির সাথে বৃদ্ধি পেয়েছে।এই নিম্ন সমন্বিত পরমাণুগুলি H এর সাথে দৃঢ়ভাবে আবদ্ধ হতে পারে এবং এইভাবে, C─C সংযোগের চেয়ে হাইড্রোজেন বিবর্তনের জন্য বেশি পছন্দের।এই কাজটি প্রমাণ করেছে যে অক্সাইড থেকে প্রাপ্ত তামা অনুঘটক চার্জযুক্ত Cuδ+ প্রজাতির প্রবর্তনের পরিবর্তে পৃষ্ঠের রূপবিদ্যা পুনর্গঠনের মাধ্যমে C2H4 নির্বাচনকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে।অক্সাইড থেকে প্রাপ্ত অনুঘটক ব্যবহার করে, ইথেন (C2H6) ইলেক্ট্রোলাইটে (34) প্যালাডিয়াম (II) ক্লোরাইড (PdCl2) সংযোজনের সাহায্যে বেছে বেছে তৈরি করা হয়েছে।এটি দেখিয়েছে যে Cu2O- প্রাপ্ত Cu এর পৃষ্ঠে শোষণ করা PdClx C2H6 বিবর্তনের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছে।বিশেষত, CO2 প্রথমে Cu2O- থেকে প্রাপ্ত সক্রিয় Cu সাইটগুলিতে C2H4 তে হ্রাস করা হয়েছিল, এবং তারপরে গঠিত C2H4 কে শোষণ করা PdClx এর সহায়তায় C2H6 তৈরি করতে হাইড্রোজেনেট করা হবে।PdCl2 এর সহায়তায় C2H6 এর FE <1 থেকে 30.1% পর্যন্ত বৃদ্ধি পেয়েছে।এই কাজটি পরামর্শ দেয় যে সু-সংজ্ঞায়িত ইসিআর অনুঘটক এবং ইলেক্ট্রোলাইট সংযোজনকারীর সংমিশ্রণ নির্দিষ্ট C2+ পণ্য উত্পাদনের জন্য নতুন সুযোগ উন্মুক্ত করতে পারে।

অঙ্গসংস্থানবিদ্যা এবং/অথবা কাঠামো নিয়ন্ত্রণ অনুঘটক নির্বাচনীতা এবং কার্যকলাপ মডিউল করার জন্য আরেকটি বিকল্প কৌশল উপস্থাপন করে।ইসিআর কর্মক্ষমতা উন্নতির জন্য অনুঘটকের আকার, আকৃতি এবং উন্মুক্ত দিকগুলি নিয়ন্ত্রণ করা ব্যাপকভাবে প্রদর্শিত হয়েছে (58, 87, 88)।উদাহরণস্বরূপ, Cu(100) ফ্যাসেটটি C2H4 প্রজন্মের জন্য অভ্যন্তরীণভাবে পছন্দ করা হয়, যখন Cu(111) অনুঘটক থেকে আধিপত্যযুক্ত পণ্য হল মিথেন (CH4) (87)।বিভিন্ন আকার এবং আকারের Cu nanocrystals এর একটি গবেষণায়, Buonsanti এবং সহকর্মীরা (58) কিউব-আকৃতির তামা ন্যানোক্রিস্টালের (চিত্র 5A) মধ্যে C2H4 সিলেক্টিভিটির একটি ননমোনোটোনিক আকার নির্ভরতা প্রকাশ করেছে।অভ্যন্তরীণভাবে, কিউবিক কিউ ন্যানোক্রিস্টালগুলি (100) দিকের প্রাধান্যের কারণে গোলাকার কিউ ন্যানোক্রিস্টালগুলির তুলনায় উচ্চতর C2H4 কার্যকলাপ এবং নির্বাচনীতা প্রদর্শন করে।কিউবিক কিউ-এর ছোট স্ফটিক আকার উচ্চ ক্রিয়াকলাপের প্রস্তাব দিতে পারে কারণ নিম্ন-সমন্বিত পৃষ্ঠের সাইটগুলির ঘনত্ব, যেমন কোণ, ধাপ এবং কিঙ্কস।যাইহোক, কম-সমন্বিত সাইটগুলির শক্তিশালী রসায়নের সাথে উচ্চতর H2 এবং CO সিলেক্টিভিটি ছিল, যার ফলে সামগ্রিক হাইড্রোকার্বন FE কম হয়।অন্যদিকে, কণার আকার বৃদ্ধির সাথে সমতল সাইটগুলির প্রান্তের সাইটগুলির অনুপাত হ্রাস পেয়েছে, যা C2H4 উত্পাদনের কর্মক্ষমতাকেও প্রভাবিত করে।লেখকরা দেখিয়েছেন যে 44-এনএম প্রান্তের দৈর্ঘ্য সহ মধ্যবর্তী আকারের তামা ন্যানোকিউবগুলি কণার আকার এবং প্রান্তের সাইটগুলির ঘনত্বের মধ্যে অপ্টিমাইজ করা ভারসাম্যের কারণে সর্বোচ্চ C2H4 নির্বাচনীতা প্রদর্শন করে।উপরন্তু, অঙ্গসংস্থানবিদ্যা ECR সময় স্থানীয় pH এবং গণ পরিবহনকেও প্রভাবিত করতে পারে।এটি প্রমাণিত হয়েছে যে অনুঘটক পৃষ্ঠের আশেপাশে উচ্চ স্থানীয় pH, যা ইন সিটু উত্পন্ন OH− দ্বারা সৃষ্ট, প্রোটন জড়িত প্রতিক্রিয়া পথকে দমন করে।ফলস্বরূপ, *CO ডাইমারাইজেশনের মাধ্যমে C2+ হাইড্রোকার্বন গঠন উন্নত করা যেতে পারে এবং *COH মধ্যবর্তী মাধ্যমে গঠিত CH4 বাধা হতে পারে।বর্ধিত স্থানীয় পিএইচ (68) অর্জনের জন্য কপার ন্যানোয়ার অ্যারে (চিত্র 5বি) প্রদর্শন করা হয়েছে।সাধারণত ব্যবহৃত ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে, CO2 স্যাচুরেটেড পটাসিয়াম বাইকার্বোনেট (KHCO3) দ্রবণ স্থানীয় OH− (HCO3− + OH− = CO32− + H2O) কে দ্রুত নিরপেক্ষ করে এবং স্থানীয় pH হ্রাস করে।একটি প্রসারিত মাইক্রোস্ট্রাকচারের সাহায্যে, কিউ ন্যানোয়ার অ্যারেতে HCO3− এর প্রসারণকে কোনোভাবে হ্রাস করা যেতে পারে যাতে স্থানীয় OH−-এর জন্য নিরপেক্ষকরণের প্রভাব কিছুটা হলেও দমন করা যায়।একটি অনুরূপ নীতির ভিত্তিতে, সুনির্দিষ্টভাবে নিয়ন্ত্রিত মেসোপোর (চিত্র 5C) সহ তামার জালগুলি C2H4 বা C2H6 উত্পাদনের জন্য বর্ধিত FE প্রদর্শন করেছে (32)।এটি দেখায় যে ইলেক্ট্রোড পৃষ্ঠের স্থানীয় pH ছিদ্রের প্রস্থকে সংকুচিত করে বাড়ানো যেতে পারে, যার ফলে C1 পণ্য FE কমে যায় এবং C2 পণ্য FE উন্নত হয়।এছাড়াও, ছিদ্রের গভীরতা বৃদ্ধি করে, প্রধান হ্রাসকারী পণ্যটি C2H4 থেকে C2H6-এ টিউন করা যেতে পারে।C2H6 এর FE ছিল 46% পর্যন্ত।যেহেতু রাসায়নিকগুলি ECR-এর সময় ছিদ্রগুলির ভিতরে সীমাবদ্ধ থাকে, তাই গভীর ছিদ্রগুলির কারণে সৃষ্ট মূল মধ্যবর্তীগুলির দীর্ঘস্থায়ী ধারণ সময়কে স্যাচুরেটেড C2 হাইড্রোকার্বনের প্রতি উচ্চ নির্বাচনীতার প্রধান কারণ হিসাবে ব্যাখ্যা করা হয়েছে।CuI থেকে প্রাপ্ত Cu ন্যানোফাইবারগুলিও C2H6 (FE = 30% −0.735 V বনাম RHE) (89) এর দিকে উচ্চ নির্বাচনীতা দেখিয়েছে।অ্যানিসোট্রপিক আকারবিদ্যা এবং CuI থেকে প্রাপ্ত Cu ন্যানোফাইবারগুলির উচ্চ পৃষ্ঠের রুক্ষতা শোষিত H2 এর ফাঁদে ফেলার দক্ষতা উন্নত করতে পারে এবং এইভাবে C2H6 এর FE বৃদ্ধি করতে পারে।

(A থেকে C) রূপবিদ্যা বা কাঠামোর প্রভাব।(A) পরমাণুর ঘনত্ব (বাম অক্ষ) এবং প্রান্তের দৈর্ঘ্যের (d) সাথে প্রাসঙ্গিকতার সাথে (100) সমতলে (N100) (ডান অক্ষ) এজ সাইটগুলিতে (Nedge) পরমাণুর অনুপাত।জন উইলি অ্যান্ড সন্স (58) এর অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়েছে।(খ) রূপবিদ্যার স্কিম পিএইচ পরিবর্তনের কারণ।জন উইলি অ্যান্ড সন্স (68) এর অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়েছে।(C) বিভিন্ন ছিদ্রের আকার এবং গভীরতা সহ মেসোপোর কপারের পণ্য নির্বাচনীতা।জন উইলি অ্যান্ড সন্স (32) এর অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়েছে।(D থেকে H) লিগ্যান্ড প্রভাব।(D এবং E) −1.9 V এ বিভিন্ন ধরণের অ্যামিনো অ্যাসিড (D) বা মডিফায়ার (E) সহ কপার ন্যানোয়ারে (Cu NW) ECR। রয়্যাল সোসাইটি অফ কেমিস্ট্রি (35) এর অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়েছে।(F) Cu(35) এ বিভিন্ন শোষণ সম্ভাবনা সহ বিভিন্ন হ্যালাইড ইলেক্ট্রোলাইটে C2H4 এর উৎপাদন হার।আমেরিকান কেমিক্যাল সোসাইটি (91) থেকে অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদিত।NHE, সাধারণ হাইড্রোজেন ইলেক্ট্রোড।(G) KOH ইলেক্ট্রোলাইটের বিভিন্ন ঘনত্বে C2H4 এবং CO এর FE এবং KOH ইলেক্ট্রোলাইটের বিভিন্ন ঘনত্বে C2H4 এর টাফেল ঢাল।(G) এবং (H) আমেরিকান অ্যাসোসিয়েশন ফর দ্য অ্যাডভান্সমেন্ট অফ সায়েন্স (AAAS) (33) থেকে পুনরুত্পাদিত হয়।

ছোট অণু ব্যবহার করে অনুঘটক পৃষ্ঠ পরিবর্তন ইসিআর এর ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কর্মক্ষমতা উন্নত করার জন্য আরেকটি সুপরিচিত কৌশল।এই কৌশলটি অনুঘটক পৃষ্ঠের কাছাকাছি মাইক্রোএনভায়রনমেন্টকে প্রভাবিত করতে পারে, যা পৃষ্ঠ লিগ্যান্ড এবং মধ্যবর্তী মিথস্ক্রিয়ার কারণে মূল মধ্যবর্তীগুলিকে স্থিতিশীল করতে পারে।আমিনকে ECR (35) প্রচারের জন্য একটি সংশোধক হিসাবে রিপোর্ট করা হয়েছে।গ্লাইসিন (গ্লাই), ডিএল-অ্যালানাইন (আলা), ডিএল-লিউসিন (লিউ), ডিএল-ট্রাইপটোফান (টাইর), ডিএল-আরজিনাইন (আর্গ), এবং ডিএল-ট্রিপটোফান (টিআরপি) সহ বিভিন্ন অ্যামিনো অ্যাসিডগুলি তদন্ত করা হয়েছে। তামা nanowires উপর তাদের প্রভাব অধ্যয়ন (35)।চিত্র 5D-তে দেখানো হয়েছে, সমস্ত অ্যামিনো অ্যাসিড-ভিত্তিক লিগ্যান্ডগুলি C2+ হাইড্রোকার্বনের নির্বাচনীতা উন্নত করতে সক্ষম ছিল।এই ধরনের বর্ধিতকরণ পরামর্শ দেয় যে অ্যামিনো অ্যাসিডের ─COOH এবং ─NH2 ফাংশনাল গ্রুপগুলি সম্ভবত ECR-এর বর্ধিত নির্বাচনের জন্য দায়ী।পূর্ববর্তী প্রতিবেদনগুলি চিত্রিত করেছে যে কিউ পৃষ্ঠে অ্যামিনো অ্যাসিডের শোষণ ─COOH এবং ─NH2 উভয় গ্রুপের মাধ্যমে অর্জন করা হয়েছিল (35, 90)।স্টিয়ারিক অ্যাসিড (C17H35COOH, RCO2H), যা শুধুমাত্র ─COOH গ্রুপ ধারণ করে, ─COOH-এর ভূমিকা সনাক্ত করার জন্য নির্বাচন করা হয়েছিল।অন্যান্য সংশোধক, যেমন a-anthraquinone diazonium salt (AQ), o-nitrobenzene diazonium salt (PhNO2), এবং dodecyl mercaptan (C12H25SH, RSH), যার মধ্যে ─COOH বা ─NH2 গ্রুপ নেই, তাও তদন্ত করা হয়েছিল।যাইহোক, তাদের সকলেই C2+ হাইড্রোকার্বন FE উন্নতির জন্য ইতিবাচক ছিল না (চিত্র 5E)।তাত্ত্বিক গণনা ইঙ্গিত দেয় যে শোষিত zwitterionic glycine-এ ─NH3+ গ্রুপগুলি তাদের শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া যেমন হাইড্রোজেন বন্ডের কারণে *CHO মধ্যবর্তী স্থিতিশীল করতে পারে।ইলেক্ট্রোলাইটে হ্যালাইড আয়নগুলির প্রবর্তন অনুঘটকগুলিকে সংশোধন করার আরেকটি উপায় (91, 92)।চিত্র 5F-তে দেখানো হয়েছে, হ্যালাইড অ্যাডিটিভের সাহায্যে প্লাজমা-অ্যাক্টিভেটেড কিউ-তে C2H4 উৎপাদনের হার উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করা যেতে পারে।এটি দেখানো হয়েছিল যে I− আয়ন Br− এবং Cl− এর চেয়ে বেশি সক্রিয়, Cu(100) দিকের (91) I−, Br−, এবং Cl− এর অনুরূপ শোষণ শক্তির সাথে একমত।হ্যালাইড ছাড়াও, হাইড্রক্সাইড আয়নও C2H4 নির্বাচনের উপর ইতিবাচক প্রভাব দেখিয়েছে।সম্প্রতি, সার্জেন্ট এবং সহকর্মীরা (33) একটি প্রবাহ কোষে ঘনীভূত পটাসিয়াম হাইড্রোক্সাইড (KOH) ইলেক্ট্রোলাইট (10 M পর্যন্ত) ব্যবহার করে ~70% FE এর সাথে CO2-থেকে-C2H4 রূপান্তর রিপোর্ট করেছেন।চিত্র 5G-তে দেখানো হয়েছে, 10 M KOH ইলেক্ট্রোলাইটে CO এবং C2H4 এর সূচনা সম্ভাবনা 1 M KOH এর তুলনায় অনেক কম ছিল।অধিকন্তু, C2H4 গঠনের টাফেল ঢাল (চিত্র 5H) হাইড্রোক্সাইড ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে হ্রাস পেয়েছে (1 M KOH-এ 135 mV দশক−1 এবং 10 M KOH-এ 65 mV দশক−1), সামগ্রিক হারের রূপান্তর নির্দেশ করে- পদক্ষেপ নির্ধারণ।ঘনত্ব কার্যকরী তত্ত্ব (DFT) ফলাফল প্রমাণ করেছে যে ঘনীভূত হাইড্রোক্সাইডের উপস্থিতি CO মধ্যবর্তী বাইন্ডিং শক্তিকে কমিয়ে দিতে পারে এবং শোষণ করা OCCO মধ্যবর্তী দুটি কার্বন পরমাণুর মধ্যে চার্জ ভারসাম্যহীনতাকেও বাড়িয়ে তুলতে পারে।ফলস্বরূপ, OCCO মধ্যবর্তী একটি শক্তিশালী ডাইপোল আকর্ষণের মাধ্যমে আরও স্থিতিশীল হবে, যা CO ডাইমারাইজেশনের জন্য কম সক্রিয়করণ শক্তি বাধার দিকে পরিচালিত করবে, যা তখন সামগ্রিক কর্মক্ষমতা উন্নত করবে।

C2+ অক্সিজেনেট যেমন ইথানল (CH3CH2OH) অত্যন্ত মূল্যবান ECR পণ্যের আরেকটি প্রধান বিভাগ।ইথানলের শিল্প সংশ্লেষণ একটি শক্তি-নিবিড় প্রক্রিয়া, যা প্রচুর পরিমাণে ইথিলিন বা কৃষি ফিডস্টক (40) গ্রহণ করে।এইভাবে, CO2 থেকে ইথানল বা অন্যান্য C2+ অক্সিজেনেটের ইলেক্ট্রোক্যাটালিটিক উত্পাদন অনেক অর্থনৈতিক এবং পরিবেশগত অর্থে তৈরি করে।যেহেতু ইসিআর থেকে ইথানল জেনারেশন C2H4 এর সাথে একটি পেনাল্টিমেট ইন্টারমিডিয়েট ভাগ করেছে যেটি হল *C2H3O (43), এই ইন্টারমিডিয়েটের সিলেক্টিভ হাইড্রোজেনেশন C2H4 থেকে ECR পাথওয়েকে অ্যালকোহল (64) এ পরিবর্তন করতে পারে।যাইহোক, বেশিরভাগ সিস্টেমে, C2+ অক্সিজেনেটের প্রতি নির্বাচনীতা হাইড্রোকার্বনের তুলনায় অনেক কম (31, 37, 39, 41, 42, 67)।এইভাবে, এই বিভাগে, আমরা ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্ট ডিজাইনের কৌশলগুলি হাইলাইট করব যা 25% এর বেশি চিত্তাকর্ষক C2+ অক্সিজেনেট FE অর্জন করতে পারে।

উপরে আলোচনা করা হয়েছে, ভালভাবে ডিজাইন করা বাইমেটালিক অনুঘটক C2+ হাইড্রোকার্বন উৎপাদনের জন্য নির্বাচন এবং কার্যকলাপ উন্নত করতে পারে।C2+ অক্সিজেনেট (38, 93, 94) এর জন্য ইলেক্ট্রোক্যাটালিটিক কর্মক্ষমতা উন্নত করতে একটি অনুরূপ কিন্তু অভিন্ন কৌশলও ব্যবহার করা হয়েছে।উদাহরণস্বরূপ, Ag-অন্তর্ভুক্ত Cu-Cu2O অনুঘটকগুলি টিউনযোগ্য ইথানল নির্বাচনীতা প্রদর্শন করেছে এবং সর্বোচ্চ ইথানল FE ছিল 34.15% (95)।Ag/Cu পারমাণবিক অনুপাতের পরিবর্তে ফেজ-মিশ্রিত Ag-Cu সংকর ধাতুর বাইফ্যাসিক সীমানা ইথানলের নির্বাচনী উৎপাদনের মূল ফ্যাক্টর হিসাবে চিহ্নিত করা হয়েছিল।যেহেতু Cu সাইটটি ফেজ-ব্লেন্ডেড প্যাটার্নে (Ag-Cu2OPB) Ag সাইটের খুব কাছাকাছি, তাই ফেজ-মিশ্রিত নমুনার জন্য ইথানল ইন্টারমিডিয়েটের গঠনের হার ফেজ-বিভক্ত এক (Ag-Cu2OPS) এর তুলনায় উন্নীত করা যেতে পারে ), একটি ভাল ইথানল প্রজন্মের কর্মক্ষমতা নেতৃস্থানীয়.ইথানল ছাড়াও, Cu-Ag বাইমেটালিক এনপিগুলিও বেনজোট্রিয়াজল (93) যোগ করার সাথে CO2 কে অ্যাসিটেটে রূপান্তর করতে প্রদর্শিত হয়েছে।−1.33 V বনাম RHE এ, অ্যাসিটেটের FE ছিল 21.2%।এই ক্ষেত্রে দুটি সম্ভাব্য প্রতিক্রিয়া পথ প্রস্তাব করা হয়েছিল: একটি CO ডাইমারাইজেশনের উপর ভিত্তি করে, এবং অন্যটি CO সন্নিবেশের উপর, সক্রিয় Ag সাইটগুলিতে CO মধ্যবর্তী গঠনের গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকাকে হাইলাইট করে।ইথানল উৎপাদনের (38) জন্য Cu-Zn অনুঘটকগুলিতে (চিত্র 6, A এবং B) অনুরূপ পর্যবেক্ষণ রিপোর্ট করা হয়েছিল।Zn-Cu সংকর অনুঘটকগুলিতে Zn-এর বিষয়বস্তু টিউন করার মাধ্যমে, ইথানল বনাম C2H4 FE এর অনুপাত 0.48 থেকে 6 এর পরিসরে ভালভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, যা C2+ অক্সিজেনেট গঠনের জন্য CO-বিকশিত সাইটগুলির গুরুত্বের পরামর্শ দেয়।সংকর অনুঘটকের গঠন ম্যাট্রিক্স উপাদানের উপর স্ট্রেন প্রভাব প্ররোচিত করতে পারে, যা কখনও কখনও কাঙ্ক্ষিত নাও হতে পারে।এইভাবে, বাইমেটালিক অনুঘটকের দিকে একটি সরাসরি পথ কিছু লক্ষ্য পণ্যের জন্য আরও উপযুক্ত হতে পারে।জারামিলো এবং সহকর্মীরা (96) একটি সরলীকৃত Au-Cu বাইমেটালিক সিস্টেম তৈরি করেছেন, যা একটি পলিক্রিস্টালাইন কিউ ফয়েলে সোনার NPs সরাসরি জমা দিয়ে সংশ্লেষিত হয়েছে, যাতে ট্যান্ডেম ক্যাটালাইসিস প্রভাবের তদন্ত করা হয়।বাইমেটালিক Au-Cu সিনারজিস্টিক সিলেক্টিভিটি এবং C2+ অ্যালকোহলগুলির দিকে কার্যকলাপ প্রদর্শন করেছে, বিশুদ্ধ তামা এবং সোনা এবং Au-Cu খাদকে ছাড়িয়ে গেছে।কিউ ফয়েলের সাথে তুলনা করে, বাইমেটালিক Au-Cu সিস্টেমে এউ NPs (চিত্র 6C) উপস্থিতির কারণে স্থানীয় CO ঘনত্ব বৃদ্ধি পেয়েছে যা CO প্রজন্মের জন্য সক্রিয় ছিল।যেহেতু স্বর্ণ CO হ্রাসের জন্য সক্রিয় নয়, তাই Au-Cu বাইমেটালিক অনুঘটকগুলিতে বর্ধিত C2+ অ্যালকোহল উৎপাদন হার একটি টেন্ডেম ক্যাটালাইসিস প্রক্রিয়ার জন্য দায়ী করা হয়েছিল।বিশেষত, সোনার NPs Cu পৃষ্ঠের কাছাকাছি একটি উচ্চ স্থানীয় CO ঘনত্ব তৈরি করতে পারে।এর পরে, প্রচুর স্থানীয় CO অণুগুলিকে Cu দ্বারা C2+ অ্যালকোহলে আরও হ্রাস করা যেতে পারে।

(A থেকে C) খাদ প্রভাব।(A) ইথানল এবং C2H4 এর সর্বাধিক FE এবং বিভিন্ন Cu-Zn সংকর ধাতুতে ইথানল এবং ইথিলিনের FE অনুপাত।(B) বিভিন্ন Cu-Zn মিশ্রণে ইথানলের আংশিক বর্তমান ঘনত্ব।(A) এবং (B) আমেরিকান কেমিক্যাল সোসাইটি (38) থেকে অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়।(C) স্বর্ণ, তামা এবং Au-Cu দ্বিধাতু ব্যবস্থায় CO2 হ্রাস এবং CO বিবর্তনের হার।নেচার পাবলিশিং গ্রুপ (96) থেকে অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়েছে।(ডি থেকে এল) রূপবিদ্যা বা গঠন প্রভাব।(D) ধাতব আয়ন সাইক্লিং পদ্ধতির পরিকল্পিত চিত্র।(E এবং F) 100-সাইকেল Cu এর আগে (E) এবং পরে (F) ECR অবস্থার অধীনে পূর্বনির্ধারণের SEM চিত্র।(G) TEM এবং নির্বাচিত-ক্ষেত্রের ইলেক্ট্রন বিচ্ছুরণ প্রস্তাব করেছে যে Cu(100) উন্মুক্ত করা হয়েছে এবং (H) Cu(100), Cu(111), এবং Cu(211) দিকে *OCCO এবং *OCCHO গঠনের জন্য বিনামূল্যে শক্তি।(D) থেকে (G) ন্যাচার পাবলিশিং গ্রুপ (42) থেকে অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়।(I) Cu(111), Cu(751), এবং Cu(100) এর সম্ভাব্যতার ক্রিয়া হিসাবে অক্সিজেনেট এবং হাইড্রোকার্বনের অনুপাত।(J) Cu(111), Cu(100), এবং Cu(751) এর জন্য সমন্বয় সংখ্যা।(I) এবং (J) জাতীয় বিজ্ঞান একাডেমি (97) থেকে অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়েছে।(কে) Cu NPs থেকে ঘনক-তুল্য তামার রূপান্তর প্রক্রিয়ার স্কিম।ন্যাশনাল একাডেমি অফ সায়েন্সেস (98) থেকে অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়েছে।(এল) ECR এর আগে এবং পরে ন্যানোডেনড্রাইটিক কপারের SEM চিত্র।আমেরিকান কেমিক্যাল সোসাইটি (99) থেকে অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদিত।

ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্টের জন্য স্ফটিক দিকগুলির নির্বাচনী এক্সপোজার নির্দিষ্ট ইসিআর পণ্যগুলির প্রতি বর্ধিত এফই অর্জনের জন্য একটি কার্যকর এবং সরল পদ্ধতি এবং মৌলিক বোঝার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ উপায় হিসাবে প্রদর্শিত হয়েছে।একক-ক্রিস্টাল অনুঘটকের সহজ কিন্তু মাপযোগ্য সংশ্লেষণ চ্যালেঞ্জিং।ব্যাটারির জন্য গ্যালভানোস্ট্যাটিক চার্জিং-ডিসচার্জিং (GCD) পদ্ধতির দ্বারা অনুপ্রাণিত হয়ে, আমাদের গ্রুপ একটি ধাতু আয়ন সাইক্লিং পদ্ধতি (চিত্র 6D) তৈরি করেছে যাতে একটি Cu অনুঘটকের (42) ক্রিস্টাল দিকটি বেছে নেওয়া হয়।100 জিসিডি চক্রের পরে, একটি ঘন কিউ ন্যানোকিউব অ্যারে কিউ ফয়েলে উন্মুক্ত (100) দিক (চিত্র 6, ই থেকে জি) সহ গঠিত হয়েছিল।100-চক্রের অনুঘটকটি 30%-এর বেশি একটি সামগ্রিক C2+ অ্যালকোহল FE এবং 20 mA cm−2-এর বেশি একটি সংশ্লিষ্ট C2+ অ্যালকোহল বর্তমান ঘনত্ব উপস্থাপন করেছে।যাইহোক, (100) দিকের একটি নিম্ন অনুপাত সহ 10-সাইকেল Cu শুধুমাত্র ~10% এর C2+ অ্যালকোহল FE প্রস্তাব করে।ডিএফটি সিমুলেশন নিশ্চিত করেছে যে Cu(100) এবং স্টেপড (211) দিকগুলি Cu(111) এর উপর C─C কাপলিংয়ের জন্য আরও অনুকূল ছিল, যেমনটি চিত্র 6H এ দেখানো হয়েছে।একটি মডেল অনুঘটক, বিভিন্ন উন্মুক্ত দিক সহ এপিটাক্সিয়াল কিউ ফিল্ম, C2+ অক্সিজেনেট উত্পাদনের দিকে সক্রিয়-সাইট মোটিফগুলি নির্ধারণ করতে ব্যবহার করা হয়েছে (চিত্র 6I) (97)৷যেহেতু কম প্রতিবেশী সহ একটি পৃষ্ঠের H* পরমাণুর সংলগ্ন একটি CO* ডাইমারের জন্য পরিসংখ্যানগতভাবে কম, তাই নিম্ন-সমন্বিত Cu সাইটগুলি হাইড্রোকার্বন গঠনকে দমন করতে পারে এবং উন্নত C2+ অক্সিজেনেট FE এর দিকে নিয়ে যেতে পারে কারণ এটি হাইড্রোজেনেট করা আরও কঠিন। C─C এর পৃষ্ঠে ECR মধ্যবর্তী সংযুক্ত করেছে (97)।এপিটাক্সিয়াল কিউ ফিল্ম স্টাডিতে, লেখকরা নিশ্চিত করেছেন যে Cu(751) দিকের ইসিআর উন্নত অক্সিজেনেট/হাইড্রোকার্বন অনুপাত দেখিয়েছে।এই বর্ধিতকরণটি বিভিন্ন Cu দিকের পৃষ্ঠের Cu পরমাণুর জ্যামিতি এবং সংশ্লিষ্ট নিম্ন গড় সমন্বিত সংখ্যা (চিত্র 6J), যেখানে Cu(751) তে দুটি, চার এবং ছয়টি নিকটতম প্রতিবেশীর সাথে Cu পরমাণু যথাক্রমে সমন্বিত হয়। Cu(100), এবং Cu(111) দিক।সিটু মর্ফোলজি পুনর্গঠনেও C2+ অক্সিজেনেট FE উন্নত করতে ব্যবহার করা হয়েছে।ইয়াং এবং সহকর্মীরা (98) দ্বারা একটি সক্রিয় ঘনক-সদৃশ Cu অনুঘটক তৈরি করা হয়েছিল, যা উন্নত C─C কাপলিং কর্মক্ষমতা দেখিয়েছিল।বিস্তারিতভাবে, বিভিন্ন লোডিং সহ monodisperse Cu NPs (6.7 nm) ECR-এর জন্য একটি অনুঘটক হিসাবে কার্বন কাগজ সমর্থনে জমা করা হয়েছিল।স্পষ্টতই, Cu NP লোডিং বৃদ্ধির সাথে C2+ অক্সিজেনেটের বর্ধিত FE পরিলক্ষিত হয়েছিল।এটি দেখানো হয়েছিল যে উচ্চ লোডিং অবস্থার মধ্যে ঘনবসতিপূর্ণ Cu NPs ইসিআর-এর সময় সিটু মরফোলজিক্যাল ট্রান্সফর্মেশনের মধ্য দিয়ে গেছে, যেখানে ঘনক্ষেত্রের মতো মরফোলজিগুলি শেষ পর্যন্ত গঠিত হয়েছিল (চিত্র 6K)।এই নবগঠিত কাঠামো আরও ইলেক্ট্রোক্যাটালিটিকভাবে সক্রিয় পাওয়া গেছে।Tafel বিশ্লেষণ পরামর্শ দিয়েছে যে CO dimerization হল C2 পণ্য গঠনের হার-নির্ধারক পদক্ষেপ, যেখানে n-propanol এই অনুঘটক ব্যবস্থায় একটি পৃথক পথ দেখায়।ন্যানোডেনড্রাইটিক কপার আরেকটি উদাহরণ যা C2+ অক্সিজেনেট উৎপাদনের জন্য অঙ্গসংস্থান নিয়ন্ত্রণের গুরুত্ব দেখায় (99)।সংক্ষেপে, C2+ অ্যালকোহলের জন্য সু-সংজ্ঞায়িত কপার ন্যানোডেনড্রাইটের (চিত্র 6L) মোট FE ছিল −1.0 V বনাম RHE-এ প্রায় 25%।−0.9 V-এ 13% এর একটি চিত্তাকর্ষক n-প্রোপ্যানল FE অর্জন করা যেতে পারে। Cu পরমাণুর উচ্চ ক্রিয়াকলাপের কথা বিবেচনা করে, তামা-ভিত্তিক অনুঘটকগুলি সর্বদা ইসিআর-এর সময় কাঠামোগত অবক্ষয়ের শিকার হয়, বিশেষ করে উচ্চ অত্যধিক সম্ভাবনায়, যা ফলস্বরূপ, দরিদ্রের দিকে পরিচালিত করে। স্থিতিশীলতাযাইহোক, এই জাতীয় ন্যানোডেনড্রাইটিক কপার অ্যালকোহল উৎপাদনের জন্য ভাল স্থিতিশীলতা প্রদর্শন করে, 6 ঘন্টার মধ্যে অ্যালকোহল FE ~24% দেখায়।

ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্টের ত্রুটিগুলি, যেমন পরমাণুর শূন্যপদ এবং ডোপ্যান্টগুলি, অপ্রচলিত ইসিআর মধ্যবর্তীগুলিকে শোষণ করার সম্ভাবনা দেখায় এবং এইভাবে, অক্সিজেনেটের (29, 43, 100) দিকে সংশ্লিষ্ট পথকে বেছে বেছে বাড়ানোর সম্ভাবনা দেখায়।একটি উদাহরণ হিসাবে *C2H3O গ্রহণ করে, যা ইথিলিন এবং ইথানল উৎপাদনের সম্ভাব্য অন্তিম মধ্যবর্তী, সার্জেন্ট এবং সহকর্মীরা (43) একটি কোর-শেল Cu ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্টের ত্রুটিগুলির ভূমিকা বিস্তারিতভাবে অধ্যয়ন করেছেন।তারা তাত্ত্বিকভাবে দেখিয়েছেন যে ইথিলিন এবং ইথানল গঠনের জন্য প্রতিক্রিয়া শক্তি বাধাগুলি প্রাথমিক C─C কাপলিং পর্যায়ে (0.5-ভি অতিরিক্ত সম্ভাবনা) (চিত্র 7A) একই ছিল।এই ধরনের অবস্থার অধীনে, তামার শূন্যতার প্রবর্তন ইথিলিন গঠনের জন্য শক্তির বাধাকে কিছুটা বাড়িয়ে তুলবে, তবুও এটি ইথানল তৈরির উপর কোন প্রভাব দেখায়নি (চিত্র 7বি)।যাইহোক, চিত্র 7C-তে দেখানো হয়েছে, শূন্যতা এবং উপ-সার্ফেস সালফার ডোপান্ট সহ তামার অনুঘটকগুলি ইথিলিন রুটের জন্য শক্তি বাধাকে উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করতে পারে, এটি তাপগতিগতভাবে প্রতিকূল করে তোলে।যাইহোক, এই ধরনের পরিবর্তন ইথানল পথের উপর একটি নগণ্য প্রভাব দেখিয়েছে।এই ঘটনাটি আরও পরীক্ষামূলকভাবে যাচাই করা হয়েছিল।একটি কোর-শেল কাঠামোযুক্ত Cu2S-Cu প্রচুর পরিমাণে পৃষ্ঠের শূন্যস্থান (Cu2S-Cu-V; চিত্র 7D) সংশ্লেষিত হয়েছিল।খালি Cu NPs-এ অ্যালকোহলের অনুপাত 0.18 থেকে শূন্যতা-মুক্ত Cu2S-Cu-তে 0.34 এবং তারপর Cu2S-Cu-V-তে 1.21-তে বেড়েছে, যদিও সমস্ত অনুঘটকের জন্য C2+ পণ্যগুলির মোট FE একই রকম ছিল (চিত্র 7E) .এই পর্যবেক্ষণটি ইঙ্গিত দেয় যে অ্যালকোহল নির্বাচনের প্রচারটি ডিএফটি ফলাফলের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ ইথিলিন উত্পাদন দমনের সাথে যুক্ত ছিল।উপরন্তু, ত্রুটি প্রকৌশল ধাতু-মুক্ত কার্বন অনুঘটকের জন্য আরও গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে কারণ বিশুদ্ধ কার্বন উপাদান ECR-এর জন্য নিষ্ক্রিয়।নাইট্রোজেন এবং বোরনের মতো ডোপ্যান্টগুলি কার্বন-ভিত্তিক অনুঘটকের বৈদ্যুতিন কাঠামো পরিবর্তন করতে ব্যবহার করা হয়েছে (31, 43, 100)।উদাহরণস্বরূপ, সিলিকন সাবস্ট্রেটের নাইট্রোজেন-ডোপড ন্যানোডিয়ামন্ড (NDD) ফিল্মটি কোয়ান এট আল দ্বারা বিবর্তিত হয়েছিল।(29) ECR থেকে নির্বাচনী অ্যাসিটেট উৎপাদনের জন্য (চিত্র 7F)।একটি এনডিডি অনুঘটক ব্যবহার করে অ্যাসিটেট সূচনার সম্ভাবনা ছিল −0.36 V বনাম RHE এর মতো, এবং অ্যাসিটেটের জন্য FE 75% এর বেশি ছিল সম্ভাব্য পরিসরে −0.8 থেকে −1.0 V বনাম RHE।এইরকম একটি চিত্তাকর্ষক উন্নতির উত্স বোঝার জন্য, বিভিন্ন নাইট্রোজেন সামগ্রী বা নাইট্রোজেন প্রজাতি সহ NDD/Si ইলেক্ট্রোডগুলি প্রস্তুত করা হয়েছিল এবং তদন্ত করা হয়েছিল (চিত্র 7G)।লেখকরা উপসংহারে পৌঁছেছেন যে ECR-এর জন্য NDD/Si অনুঘটকের উচ্চতর কর্মক্ষমতা হাইড্রোজেন বিবর্তন এবং এন ডোপিংয়ের জন্য উচ্চ অতিরিক্ত সম্ভাবনার জন্য দায়ী করা যেতে পারে, যেখানে N-sp3C প্রজাতি অ্যাসিটেট উত্পাদনের জন্য অত্যন্ত সক্রিয় ছিল।ইলেক্ট্রোকাইনেটিক ডেটা এবং সিটু ইনফ্রারেড স্পেকট্রাম প্রকাশ করেছে যে অ্যাসিটেট গঠনের প্রধান পথ হতে পারে CO2 → *CO2− → *(COO)2 → CH3COO−।নাইট্রোজেন ছাড়াও, ন্যানোডিয়ামন্ডের বৈদ্যুতিন কাঠামো নিয়ন্ত্রণ করার জন্য বোরন হল আরেকটি ভালভাবে অন্বেষণ করা হেটেরোটম।যাইহোক, বোরন-ডোপড ন্যানোডিয়ামন্ড (BDD) অগ্রাধিকারমূলকভাবে CO2 কমিয়ে ফর্মালডিহাইড বা ফর্মেট (101) করে।তদ্ব্যতীত, কোয়ান এবং সহকর্মীরা (102) দেখিয়েছেন যে বোরন এবং নাইট্রোজেন কো-ডোপড ন্যানোডিয়ামন্ড (BND) ECR-তে সমন্বয়মূলক প্রভাব দেখিয়েছে, যা BDD-এর সীমাবদ্ধতা অতিক্রম করতে পারে এবং তারপর বেছে বেছে ইথানল তৈরি করতে পারে।BND1, BND2, এবং BND3 বিভিন্ন নাইট্রোজেন বিষয়বস্তু এবং অনুরূপ বোরন ডোপিং মাত্রা সহ অনুঘটক প্রস্তুত করা হয়েছিল।চিত্র 7H-তে দেখানো হয়েছে, −1.0 V বনাম RHE-তে BND3 অনুঘটক-এ 93% পর্যন্ত ইথানলের সর্বোচ্চ নির্বাচনীতা অর্জন করা যেতে পারে, যার সর্বোচ্চ নাইট্রোজেন ডোপিং রয়েছে।তাত্ত্বিক গণনা চিত্রিত করে যে BND-তে C─C সংযোগ প্রক্রিয়াটি তাপগতিগতভাবে অনুকূল ছিল, যেখানে বোরন পরমাণু CO2 ক্যাপচারকে প্রচার করে এবং নাইট্রোজেন ডোপান্ট ইথানলের দিকে মধ্যবর্তী হাইড্রোজেনেশনকে সহজতর করে।যদিও heteroatom-doped nanodiamond উচ্চ সিলেক্টিভিটি সহ CO2 কে মাল্টিকার্বন অক্সিজেনেটে রূপান্তর করতে সক্ষম ছিল, তবে ধীর চার্জ স্থানান্তর প্রক্রিয়ার কারণে এর ECR কার্যকলাপ খুবই সীমিত (বর্তমান ঘনত্ব 2 mA cm−2 এর কম)।গ্রাফিন-ভিত্তিক উপাদান হীরা-ভিত্তিক অনুঘটকগুলির ত্রুটিগুলি কাটিয়ে উঠতে একটি সম্ভাব্য সমাধান হতে পারে।তাত্ত্বিকভাবে, গ্রাফিন স্তরের প্রান্ত পাইরিডিনিক N সাইটগুলিকে C─C কাপলিং (103) এর সক্রিয় সাইট হিসাবে নেওয়া হয়েছে।এটি এই কারণে যে প্রান্তের সাইটগুলিতে পাইরিডিনিক N-এর উপস্থিতি CO2 কে CO তে রূপান্তর করতে পারে, যা আরও C2+ অণুতে মিলিত হতে পারে (চিত্র 7I)।উদাহরণস্বরূপ, *C2O2 মধ্যবর্তী নাইট্রোজেন-ডোপড কার্বনে স্থিতিশীল হতে পারে যেখানে দুটি C পরমাণু যথাক্রমে পাইরিডিনিক N এবং এর সংলগ্ন C পরমাণুর সাথে সংযুক্ত থাকে (103)।তাত্ত্বিক ভবিষ্যদ্বাণীটি তখন নাইট্রোজেন-ডোপড গ্রাফিন কোয়ান্টাম ডট (এনজিকিউডি) অনুঘটক (31) ব্যবহার করে বৈধ করা হয়েছিল।নাইট্রোজেন-ডোপড গ্রাফিন শীট (1 থেকে 3 μm) (চিত্র 7J) এর পালভারাইজেশনের পরে, 1- থেকে 3-nm NGQD প্রাপ্ত হয়েছিল যেখানে প্রান্তের জায়গায় পাইরিডিনিক N-এর ঘনত্ব তিনটি মাত্রার দ্বারা বৃদ্ধি করা হয়েছিল।−0.78 V বনাম RHE এ, C2+ অক্সিজেনেটের জন্য সর্বাধিক FE 26% পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে।উপরন্তু, চিত্র 7K-তে দেখানো হয়েছে, C2+ অক্সিজেনেটের জন্য আংশিক বর্তমান ঘনত্ব 40 mA cm−2-এর কাছাকাছি −0.86 V বনাম RHE, যা পরিবর্তিত ন্যানোডিয়ামন্ডের তুলনায় অনেক বেশি।তুলনায়, এন-মুক্ত গ্রাফিন কোয়ান্টাম ডট এবং এন-ডোপড গ্রাফিন অক্সাইড, যা অনেক নিম্ন প্রান্তের সাইট পাইরিডিনিক N দেখায়, প্রাথমিকভাবে H2, CO, এবং ফর্মেট পাওয়া যায়।

(A থেকে C) তামার জন্য *C2H3O থেকে ইথিলিন এবং ইথানল পর্যন্ত গিবস মুক্ত শক্তি, শূন্যতা সহ তামা এবং তামার শূন্যতা এবং উপতল সালফারের সাথে তামা।(D) Cu2S-Cu-V অনুঘটকের পরিকল্পিত চিত্র।(E) C2+ অ্যালকোহল এবং ইথিলিনের FE, সেইসাথে অ্যালকেনের সাথে অ্যালকোহলের FE অনুপাত।(A) থেকে (E) ন্যাচার পাবলিশিং গ্রুপ (43) থেকে অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়।(F) NDD এর SEM চিত্র।(ছ) বিভিন্ন নাইট্রোজেন বিষয়বস্তু সহ এনডিডিতে অ্যাসিটেট এবং ফর্মেটের উৎপাদন হার।% এ, পারমাণবিক %।(F) এবং (G) আমেরিকান কেমিক্যাল সোসাইটি (29) থেকে অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়।(H) NDD, BDD, এবং BND-এর জন্য −1.0 V-এ FE। জন উইলি অ্যান্ড সন্স (102) এর অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়েছে।(I) NGQD-তে C─C কাপলিংয়ের জন্য সক্রিয় সাইটগুলির পরিকল্পিত চিত্র।(I) আমেরিকান কেমিক্যাল সোসাইটি (103) থেকে অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়েছে।(J) NGQD-এর TEM চিত্র।স্কেল বার, 1 এনএম।(কে) NGQD ব্যবহার করে বিভিন্ন পণ্যের জন্য আংশিক বর্তমান ঘনত্ব।(J) এবং (K) প্রকৃতি প্রকাশনা গ্রুপ (31) থেকে অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়।

ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্টের বাইরে, ইলেক্ট্রোড এবং ক্যাটালিটিক রিঅ্যাক্টর আর্কিটেকচার ডিজাইন ইসিআর কর্মক্ষমতা বাড়ানোর জন্য বিশেষ করে উৎপাদন হার এবং শক্তি দক্ষতার জন্য আরেকটি কার্যকর পথ উপস্থাপন করে।অত্যন্ত দক্ষ C2+ উৎপাদন অর্জনের জন্য অভিনব ইলেক্ট্রোরিডাকশন সিস্টেমের ডিজাইন ও বানোয়াট বিষয়ে উল্লেখযোগ্য উন্নতি করা হয়েছে।এই বিভাগে, আমরা ECR ইলেক্ট্রোড/চুল্লির নকশা নিয়ে বিস্তারিত আলোচনা করব।

এইচ-টাইপ সেলগুলি ল্যাব-স্কেল পরীক্ষায় ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, তাদের সহজ সমাবেশ, সহজ অপারেশন এবং কম খরচ বিবেচনা করে।কোষগুলি স্বাধীন ক্যাথোড এবং অ্যানোড চেম্বারগুলির সাথে সজ্জিত যা একটি আয়ন-বিনিময় ঝিল্লি (104, 105) দ্বারা সংযুক্ত।এই এইচ-টাইপ কোষের প্রাথমিক অসুবিধা হল জলীয় ইলেক্ট্রোলাইটে কম CO2 দ্রবণীয়তা, যা পরিবেষ্টিত অবস্থার অধীনে মাত্র 0.034 M, যা j <100 mA cm−2 (64) এর সীমিত CO2 হ্রাস বর্তমান ঘনত্বের দিকে পরিচালিত করে।অধিকন্তু, সীমিত ইলেক্ট্রোড পৃষ্ঠ এলাকা এবং একটি বৃহৎ আন্তঃইলেকট্রোড দূরত্ব সহ অন্যান্য অন্তর্নিহিত ত্রুটিগুলি ক্রমবর্ধমান গবেষণার প্রয়োজনীয়তাগুলি পূরণ করতে ব্যর্থ হয়েছে (105, 106)।C2+ প্রোডাক্ট জেনারেশনের জন্য, H-টাইপ কোষগুলি সাধারণত উচ্চ অত্যধিক সম্ভাবনার অধীনে কম সিলেক্টিভিটি দেখায়, যেমন, −0.98 V বনাম RHE (107) এ ইথিলিনের জন্য 32%, −0.9 V বনাম RHE (99) এ n-প্রোপ্যানলের জন্য 13.1% এবং গুরুতর প্রতিযোগিতামূলক হাইড্রোজেন বিবর্তনের কারণে −0.46 V বনাম RHE (108) এ ইথানলের জন্য 20.4%।

উপরের সমস্যাগুলি সমাধানের জন্য, প্রবাহ চুল্লি প্রস্তাব করা হয়েছিল (15, 109)।প্রবাহ কোষে, গ্যাসীয় CO2 স্ট্রীম সরাসরি ক্যাথোডে ফিডস্টক হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে, এইভাবে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত ভর বিস্তার এবং উৎপাদন হারের দিকে পরিচালিত করে (104, 110)।চিত্র 8A একটি প্রবাহ কোষের সাধারণ আর্কিটেকচার দেখায়, যেখানে একটি পলিমার ইলেক্ট্রোলাইট মেমব্রেন (PEM) ইলেক্ট্রোড বিভাজক হিসাবে কাজ করে যা দুটি প্রবাহ চ্যানেলের মধ্যে স্যান্ডউইচ করা হয়।ক্যাথোড ইলেক্ট্রোড হিসাবে পরিবেশন করার জন্য অনুঘটকটিকে একটি গ্যাস ডিফিউশন ইলেক্ট্রোডে (GDE) স্থির করা হয়, যেখানে গ্যাসীয় CO2 সরাসরি খাওয়ানো হয়।ক্যাথোলাইট, যেমন 0.5 M KHCO3, ক্রমাগতভাবে অনুঘটক ইলেক্ট্রোড এবং PEM এর মধ্যে পাতলা স্তরের মধ্যে প্রবাহিত হয়।উপরন্তু, অ্যানোড পাশ সাধারণত অক্সিজেন বিবর্তন প্রতিক্রিয়ার জন্য জলীয় ইলেক্ট্রোলাইট দিয়ে সঞ্চালিত হয় (43, 110)।এইচ-টাইপ কোষের সাথে তুলনা করে, এই ঝিল্লি-ভিত্তিক প্রবাহ কোষগুলি অনেক উচ্চতর ECR কর্মক্ষমতা দেখায়।উদাহরণস্বরূপ, সার্জেন্ট এবং সহকর্মীরা (43) এইচ-টাইপ সেল এবং ফ্লো সেল উভয় ক্ষেত্রে Cu2S-Cu-V অনুঘটকের ECR কর্মক্ষমতা মূল্যায়ন করেছেন, যেমন চিত্র 8 (B থেকে E) এ চিত্রিত হয়েছে।H-টাইপ কোষ ব্যবহার করে, C2+ পণ্যের জন্য সর্বাধিক FE ছিল 41% যার মোট বর্তমান ঘনত্ব ~30 mA cm−2 এর অধীনে −0.95 V বনাম RHE।যাইহোক, C2+ পণ্যের জন্য FE 53%-এ বেড়েছে যার মোট বর্তমান ঘনত্ব সহজেই 400 mA cm−2 এর নিচে −0.92 V বনাম RHE এর ফ্লো সিস্টেমে।ফ্লো রিঅ্যাক্টর ব্যবহার করে এই ধরনের উল্লেখযোগ্য কর্মক্ষমতা উন্নতির জন্য বর্ধিত CO2 ডিফিউশন এবং চাপা পার্শ্ব প্রতিক্রিয়াকে দায়ী করা যেতে পারে, প্রধানত স্থানীয় গ্যাস-ইলেক্ট্রোলাইট-অনুঘটক ট্রিপল-ইন্টারফেস আর্কিটেকচার থেকে উদ্ভূত।

(ক) ইলেক্ট্রোড-ইলেক্ট্রোলাইট ইন্টারফেসের একটি জুম-ইন পরিকল্পিত সহ ফ্লো ইলেক্ট্রোলাইজারের একটি চিত্র।(A) জন উইলি অ্যান্ড সন্স (30) এর অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়েছে।(B থেকে E) এইচ-টাইপ সেল এবং ফ্লো সেল ব্যবহার করে ইসিআর কর্মক্ষমতার তুলনা।(B) থেকে (E) ন্যাচার পাবলিশিং গ্রুপ (43) থেকে অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়।(F থেকে H) ECR কর্মক্ষমতা বনাম প্রবাহ কোষে প্রয়োগ করা বিভিন্ন ইলেক্ট্রোলাইট।(F) থেকে (H) জন উইলি অ্যান্ড সন্স (30) এর অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়েছে।(I থেকে K) পলিমার-ভিত্তিক গ্যাস ডিফিউশন ইলেক্ট্রোডের গঠন এবং স্থিতিশীলতা কর্মক্ষমতা।(I) থেকে (K) AAAS (33) এর অনুমতি নিয়ে পুনরুত্পাদন করা হয়েছে।

জিরো গ্যাপ সেল হল ইলেক্ট্রোলাইজারের আরেকটি উদীয়মান শ্রেণী, যা প্রবাহ কোষের প্রবাহ চ্যানেলগুলিকে সরিয়ে দেয় এবং এর মধ্যে একটি আয়ন-বিনিময় ঝিল্লির সাথে দুটি ইলেক্ট্রোড একসাথে চাপ দেয়।এই কনফিগারেশনটি উল্লেখযোগ্যভাবে ভর স্থানান্তর এবং ইলেক্ট্রন স্থানান্তর প্রতিরোধকে হ্রাস করতে পারে এবং এইভাবে শক্তির দক্ষতা উন্নত করতে পারে, এটি ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে আরও সম্ভাব্য করে তোলে (110)।ক্যাথোডে খাওয়ানো বিক্রিয়কগুলি হয় CO2-স্যাচুরেটেড ক্যাথোলাইট বা আর্দ্র CO2 স্ট্রিম হতে পারে।জলীয় বাষ্প বা জলীয় ইলেক্ট্রোলাইট বাধ্যতামূলকভাবে CO2 হ্রাস প্রজাতির (111) জন্য চার্জ ক্ষতিপূরণের জন্য প্রোটন মুক্তির জন্য অ্যানোডে খাওয়ানো হয়।Gutierrez-Guerra et al.(109) শূন্য ফাঁক কক্ষে Cu-AC হাইব্রিড অনুঘটকের কার্যকারিতা মূল্যায়ন করেছে এবং রিপোর্ট করেছে যে 60% উচ্চ নির্বাচনের সাথে অ্যাসিটালডিহাইড প্রধান পণ্য।এই ডিভাইসের আরেকটি সুবিধা হিসাবে, বিক্রিয়াক প্রবাহকে চাপ দেওয়া এবং স্থানীয় CO2 ঘনত্বকে উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করা খুব সহজ, এইভাবে বড় বর্তমান ঘনত্ব এবং উচ্চ প্রতিক্রিয়া হার (110)।যাইহোক, শূন্য ফাঁক কোষে ত্বরিত আয়ন বিনিময় হার ক্যাথোলাইটকে অ্যাসিডিফাই করে, CO2 হ্রাসের পরিবর্তে প্রতিক্রিয়াটিকে H2 বিবর্তনের দিকে সরিয়ে দেয় (112)।এই সমস্যাটি মোকাবেলা করার জন্য, Zhou এবং সহকর্মীরা (112, 113) CO2 হ্রাস প্রতিক্রিয়ার জন্য ক্যাথোডের কাছে সঠিক pH বজায় রাখার জন্য ক্যাথোড এবং ঝিল্লির মধ্যে একটি সঞ্চালিত জলীয় ইলেক্ট্রোলাইট সহ একটি বাফার স্তর প্রবেশ করান।যদিও অ্যাসিটোন, ইথানল এবং এন-প্রোপ্যানল সহ শূন্য ফাঁক কোষের ভিত্তিতে বিভিন্ন C2+ পণ্য সনাক্ত করা হয়েছিল, তবুও FE এখনও তুলনামূলকভাবে কম।বেশিরভাগ রিপোর্ট করা অধ্যয়নগুলি সর্বদা C1 পণ্যগুলির উপর ফোকাস করে যা হ্রাস প্রতিক্রিয়ার সময় কম সংখ্যক প্রোটন এবং ইলেক্ট্রন স্থানান্তর জড়িত।অতএব, C2+ পণ্যগুলির জন্য শূন্য ফাঁক ঘরের সম্ভাব্যতা এখনও বিতর্কের মধ্যে রয়েছে (110)।

তদুপরি, মাইক্রোফ্লুইডিক ইলেক্ট্রোলাইটিক কোষ (এমইসি) কেনিস এবং সহকর্মীরা (39, 114) দ্বারা তৈরি এক ধরণের অত্যন্ত আকর্ষণীয় ইলেক্ট্রোলাইজার কনফিগারেশন।এই যন্ত্রে, অ্যানোড এবং ক্যাথোডকে আলাদা করার জন্য ঝিল্লিটি একটি পাতলা স্থান (<1 মিমি পুরুত্বে) প্রবাহিত ইলেক্ট্রোলাইট স্রোতে ভরা দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়।CO2 অণুগুলি দ্রুত ক্যাথোডের কাছে ইলেক্ট্রোড-ইলেক্ট্রোলাইট ইন্টারফেসে ছড়িয়ে পড়তে পারে এবং দুটি স্থির GDE প্রবাহিত ইলেক্ট্রোলাইট দ্বারা ফ্লাশ করা হয়।ঝিল্লি-ভিত্তিক প্রবাহ কোষের তুলনায়, MEC শুধুমাত্র উচ্চ ঝিল্লি খরচ এড়ায় না বরং জল ব্যবস্থাপনাকেও প্রশমিত করে, যা বিশেষ করে অ্যানোড ড্রাই-আউট এবং ক্যাথোড বন্যাকে বোঝায় যখন জলের অণুগুলির অসমোটিক ড্র্যাগের কারণে উচ্চ বর্তমান ঘনত্বে পরিচালিত হয়। ঝিল্লি জুড়ে অ্যানোড থেকে ক্যাথোডে প্রোটন পরিবহন (115)।যতদূর আমরা জানি, লক্ষণীয় যোগ্যতা এবং কৃতিত্ব থাকা সত্ত্বেও, ন্যূনতম সংখ্যক অধ্যয়ন মূল MEC-তে C2+ পণ্য অর্জন করেছে।এটি সম্ভবত "ভাসমান" প্রভাবের কারণে ঘটে যে অ্যানোডে গঠিত প্রোটনগুলি ক্যাথোডের আশেপাশে থেকে সহজেই নিষ্কাশন করা হয় বা প্রবাহিত ইলেক্ট্রোলাইট দ্বারা ধুয়ে ফেলা হয়, বরং একাধিক প্রোটন প্রয়োজনীয় C2+ গঠন বিক্রিয়ায় অংশগ্রহণ করে।অনুমান নিম্নলিখিত উদাহরণ দ্বারা নিশ্চিত করা যেতে পারে.2016 সালে, কেনিস এবং সহকর্মীরা (31) একটি পরিবর্তিত এবং ঝিল্লি-ধারণকারী MEC-তে CO2 থেকে C2+ পণ্যের সফল হ্রাসের রিপোর্ট করেছেন, যেখানে NGQDs 55% FE (ইথিলিনের জন্য 31%, 14%) সহ CO2 অণুকে C2+ এ কমাতে পারে। ইথানলের জন্য, 6% অ্যাসিটেটের জন্য এবং 4% n-প্রোপ্যানলের জন্য) 1 M KOH দ্রবণে −0.75 V বনাম RHE এর প্রয়োগযোগ্য সম্ভাবনায়।এটি উল্লেখ করা গুরুত্বপূর্ণ যে একটি ইলেক্ট্রোলাইট পরিবেশ উল্লেখযোগ্যভাবে পণ্য নির্বাচনকেও প্রভাবিত করতে পারে।উদাহরণস্বরূপ, জিয়াও এবং সহকর্মীরা (30) একটি ন্যানোপোরাস কিউ অনুঘটক সংশ্লেষিত করে এবং তারপর একটি ঝিল্লি-ভিত্তিক MEC-তে বিভিন্ন ইলেক্ট্রোলাইট (KHCO3, KOH, K2SO4, এবং KCl) ব্যবহার করে এর ECR কর্মক্ষমতা পরীক্ষা করে।তারা প্রকাশ করেছে যে ক্ষারীয় ইলেক্ট্রোলাইটে CO2 হ্রাস (KOH) সর্বোচ্চ C2+ নির্বাচনীতা এবং বর্তমান ঘনত্ব প্রদর্শন করে, যেমন চিত্র 8 (F এবং G) এ দেখানো হয়েছে।1 M KOH ইলেক্ট্রোলাইটে −0.67 V বনাম RHE এ, C2+ এর জন্য প্রাপ্ত FE 653 mA cm−2 এর আংশিক কারেন্ট ঘনত্বের সাথে 62% পর্যন্ত পৌঁছায়, যা ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল CO2 হ্রাসে রিপোর্ট করা সর্বোচ্চ বর্তমান ঘনত্বের মধ্যে একটি। C2+ পণ্যের দিকে।ইথিলিন (38.6%), ইথানল (16.6%), এবং এন-প্রোপ্যানল (4.5%) হল অল্প পরিমাণে অ্যাসিটেট সহ প্রধান C2+ পণ্য।তারা আরও উল্লেখ করেছে যে C2+ পণ্যগুলির জন্য গণনাকৃত পৃষ্ঠের pH এবং FE-এর মধ্যে একটি শক্তিশালী সম্পর্ক রয়েছে: পৃষ্ঠের pH যত বেশি হবে, তত বেশি বর্তমান ঘনত্ব এবং C2+ পণ্যের ফলন, যেমন চিত্র 8H-এ চিত্রিত হয়েছে।তাত্ত্বিক গণনা প্রস্তাব করেছে যে কাছাকাছি-পৃষ্ঠের OH− আয়নগুলি C─C কাপলিংকে জোরালোভাবে সহজতর করতে পারে (31)।

ইলেক্ট্রোলাইজার কনফিগারেশন ছাড়াও, বিভিন্ন ইলেক্ট্রোলাইজারে প্রয়োগ করা ইলেক্ট্রোলাইট চূড়ান্ত ECR পণ্যগুলিকে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তন করতে পারে।আমরা উপরে উল্লিখিত হিসাবে, উচ্চ ক্ষারীয় KOH দ্রবণ সর্বদা এইচ-টাইপ কোষের পরিবর্তে চমৎকার কার্যক্ষমতা সহ প্রবাহ কোষগুলিতে ব্যবহৃত হয়।এটিকে দায়ী করা হয় যে KOH ইলেক্ট্রোলাইট উচ্চতর ইলেক্ট্রোলাইট পরিবাহিতা প্রদান করতে পারে, অনুঘটক এবং বাল্ক ইলেক্ট্রোলাইটের পাতলা ইলেক্ট্রোলাইট আবরণের মধ্যে ওহমিক প্রতিরোধকে হ্রাস করতে পারে এবং C2+ গঠনের জন্য প্রয়োজনীয় অতিরিক্ত সম্ভাবনাকে আরও হ্রাস করতে পারে (31)।DFT ফলাফলগুলি আরও নিশ্চিত করে যে OH− আয়নগুলির উপস্থিতি CO dimerization-এর জন্য শক্তি বাধা কমাতে পারে, এইভাবে C2+ গঠনকে বাড়িয়ে তোলে এবং C1 এবং H2 গঠন থেকে প্রতিযোগিতাকে দমন করে (30, 33)।যাইহোক, H-টাইপ কোষে ক্ষারীয় KOH ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে ব্যবহার করা যায়নি।এর কারণ হল CO2 স্ট্রীমগুলি দ্রুত KOH সমাধানগুলির সাথে প্রতিক্রিয়া জানাবে এবং শেষ পর্যন্ত H-টাইপ কোষগুলিতে (30) নিরপেক্ষ pH সহ একটি বাইকার্বনেট দ্রবণ তৈরি করবে।প্রবাহ কোষে, তবে, একবার CO2 GDE-এর মাধ্যমে ছড়িয়ে পড়লে, CO2 অণুগুলি ট্রিপল বাউন্ডারি ফেজে (CO2-অনুঘটক-ইলেক্ট্রোলাইট) ব্যবহার করা হবে যাতে অবিলম্বে হ্রাসকৃত পণ্য তৈরি হয়।এছাড়াও, ইলেক্ট্রোলাইটের দুর্বল বাফারিং ক্ষমতা স্থির ইলেক্ট্রোলাইজার কনফিগারেশনে ইলেক্ট্রোডের চারপাশে পিএইচ দ্রুত বৃদ্ধি করতে সক্ষম, যেখানে প্রবাহিত ইলেক্ট্রোলাইট পৃষ্ঠকে সতেজ করবে এবং ইলেক্ট্রোলাইটে পিএইচ ওঠানামা কমিয়ে দেবে (33, 116)।

উপরে উল্লিখিত হিসাবে যে ইসিআর একটি প্রসারণ-নিয়ন্ত্রিত প্রতিক্রিয়া, উচ্চ প্রতিক্রিয়া চাপও উল্লেখযোগ্যভাবে বাল্ক এবং ইন্টারফেস CO2 ঘনত্বকে বাড়িয়ে তুলতে পারে।সাধারণ উচ্চ-চাপের চুল্লিগুলি স্টেইনলেস স্টীল অটোক্লেভের মতো, যেখানে উচ্চ-চাপ CO2 (60 atm পর্যন্ত) কোষে প্রবর্তন করা যেতে পারে, যার ফলে FE এবং C2+ (117) এর বর্তমান ঘনত্ব উভয়ই উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধি পায় , 118)।সাকাটা এবং সহকর্মীরা (119) দেখিয়েছেন যে প্রধান পণ্য হিসাবে ইথিলিন সহ একটি Cu ইলেক্ট্রোডে বর্তমান ঘনত্ব 163 mA cm−2 এর অধীনে 30 atm-এ উন্নত করা যেতে পারে।অনেক ধাতব অনুঘটক (যেমন, Fe, Co, এবং Ni), পরিবেষ্টিত চাপে C2+ উৎপাদনের জন্য কোনো কার্যকলাপ ছাড়াই, উচ্চ চাপে ইথিলিন, ইথেন, প্রোপেন এবং অন্যান্য উচ্চ-ক্রম C2+ পণ্যগুলিতে CO2 কমাতে পারে।এটি প্রদর্শিত হয়েছে যে পণ্যগুলির নির্বাচনীতা স্পষ্টভাবে ইলেক্ট্রোড পৃষ্ঠে CO2 প্রাপ্যতা পরিবর্তন করার পদ্ধতিতে CO2 চাপের উপর নির্ভর করে (117, 120)।প্রধান হ্রাসকৃত পণ্যগুলি H2 থেকে হাইড্রোকার্বনে (C2+ অন্তর্ভুক্ত) এবং শেষ পর্যন্ত CO2 চাপের সাথে CO/HCOOH-এ পরিবর্তিত হয়।উল্লেখযোগ্যভাবে, CO2 চাপ সাবধানে নিরীক্ষণ করা উচিত কারণ অত্যধিক উচ্চ বা নিম্ন CO2 চাপ অতিরিক্ত বা সীমিত CO2 প্রসারণের হারকে প্ররোচিত করবে, যা CO/HCOOH বা H2 উৎপাদনের পক্ষে থাকে।শুধুমাত্র একটি সামঞ্জস্যপূর্ণ পরিমাণ মধ্যবর্তী CO এবং বর্তমান ঘনত্ব যা ইলেক্ট্রোড পৃষ্ঠে উত্পন্ন হয় তা C─C কাপলিং প্রতিক্রিয়া সহজতর করতে পারে এবং C2+ পণ্য নির্বাচনীতা (119) উন্নত করতে পারে।

উন্নত কাঠামোর সাথে একটি অভিনব ইলেক্ট্রোড ডিজাইন করা হল নির্বাচনী C2+ উৎপাদন বাড়ানোর আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ দিক।প্রাথমিক পর্যায়ে, কর্মক্ষম ইলেক্ট্রোডগুলি ননপোরাস মেটাল ফয়েল এবং অলস ভর স্থানান্তর (26, 105) এর শিকার হয়।ফলস্বরূপ, GDE-কে হাইড্রোফোবিক চ্যানেল সরবরাহ করে দুর্বল কোষের কর্মক্ষমতা কমানোর প্রস্তাব করা হয়েছিল যা অনুঘটক কণাগুলিতে CO2 ছড়িয়ে দেওয়ার সুবিধা দেয় (121)।প্রচলিত GDE-তে সাধারণত একটি অনুঘটক স্তর (CL) এবং একটি গ্যাস ডিফিউশন স্তর (GDL) থাকে, যেমনটি চিত্র 8A (30, 33) এর নীচের অংশে দেখানো হয়েছে।GDE-তে গঠিত গ্যাস-তরল-অনুঘটক ইন্টারফেস কোষের কর্মক্ষমতা উন্নত করার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।ছিদ্রযুক্ত পদার্থ (সাধারণত কার্বন পেপার) দিয়ে একত্রিত GDL প্রচুর পরিমাণে CO2 পথ সরবরাহ করতে পারে এবং দ্রুত ইলেক্ট্রোলাইট ছড়িয়ে দেওয়ার হার নিশ্চিত করতে পারে।এটি প্রোটন, ইলেকট্রন এবং সিএল থেকে ইলেক্ট্রোলাইটে (121) হ্রাস পণ্যগুলির জন্য একটি কম-প্রতিরোধী পরিবহন মাধ্যম হিসাবেও কাজ করে।ড্রপ কাস্টিং, এয়ারব্রাশিং এবং ইলেক্ট্রোডিপজিশন হল GDEs (122) তৈরির জন্য সাধারণ প্রযুক্তি।GDE-এর সাথে একত্রিত অনুঘটকগুলি C2+ পণ্যগুলিতে CO2 ইলেক্ট্রোরিডাকশনে নিবিড়ভাবে তদন্ত করা হয়েছে।উল্লেখযোগ্যভাবে, অনুকূল পারফরম্যান্স সহ উপরে উল্লিখিত প্রবাহ কোষগুলি সমস্তই GDE-এর সাথে মিলিত।1990 সালের প্রথম দিকে, স্যামেলস এবং সহকর্মীরা (123) রিপোর্ট করেছেন যে Cu-coated GDEs 667 mA cm−2 এর উচ্চ ঘনত্বের সাথে ইথিলিনের জন্য 53% এর উচ্চ FE অর্জন করেছে।ইথিলিন এবং ইথানলের সিলেক্টিভিটি বাড়ানো একটি বড় চ্যালেঞ্জ যা তাদের খুব অনুরূপ যান্ত্রিক প্রতিক্রিয়া পথের কারণে কিউ-ভিত্তিক অনুঘটকগুলিতে সর্বদা সহজাত করা হয়।তদুপরি, এটি উল্লেখ করা গুরুত্বপূর্ণ যে ইথানলের তুলনায় ইথিলিনের উচ্চতর উত্পাদনশীলতা এবং নির্বাচনযোগ্যতা Cu-ভিত্তিক GDE (25, 36) এ পরিলক্ষিত হয়েছে।Gewirth এবং সহকর্মীরা (36) ইথিলিনের জন্য 60% একটি চমৎকার FE এবং ইলেক্ট্রোডিপোজিটেড Cu-Ag GDE-তে 25% ইথানলের জন্য একটি চাপা FE দেখিয়েছেন, যখন মোট বর্তমান ঘনত্ব −0.7 V এর বিপরীতে ~300 mA cm−2 এ পৌঁছেছে আরএইচই।এটি একটি বিরল কাজ যা একটি বড় বর্তমান ঘনত্বে এত উচ্চ নির্বাচনীতা অর্জন করেছে।এই অনুসন্ধানটি পরামর্শ দেয় যে একটি GDE-অন্তর্ভুক্ত ইলেক্ট্রোড প্রতিক্রিয়া পথগুলিকে সুর করার জন্য একটি প্রতিশ্রুতিবদ্ধ উপায় সরবরাহ করে, যেখানে হ্রাসকৃত পণ্যগুলির নির্বাচন উচ্চ বর্তমান ঘনত্বে প্রাপ্ত করা যেতে পারে।

GDE-এর স্থিতিশীলতাও একটি উল্লেখযোগ্য সমস্যা যেটির সমাধান করা উচিত কারণ প্রবাহ কোষের ব্যবহারিক প্রয়োগ উপলব্ধি করার জন্য স্থিতিশীল দীর্ঘমেয়াদী অপারেশন অপরিহার্য।GDE-এর সাথে অসামান্য CO2-to-C2+ পারফরম্যান্স সত্ত্বেও, অনুঘটক, GDL, এবং বাইন্ডার স্তরগুলির দুর্বল যান্ত্রিক আনুগত্যের কারণে স্থিতিশীলতা এখনও দুর্বল (77, 124)।ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বিক্রিয়ার সময় জিডিএল-এর কার্বন পৃষ্ঠ হাইড্রোফোবিক থেকে হাইড্রোফিলিকে পরিবর্তিত হতে পারে যা উচ্চ মাত্রায় অক্সিডেশন প্রতিক্রিয়ার কারণে ঘটে, যা জিডিএল-এ বন্যার দিকে নিয়ে যায় এবং CO2 ডিফিউশন পাথওয়েকে বাধা দেয় (33)।এই সমস্যা সমাধানের জন্য, গবেষকরা পলিটেট্রাফ্লুরোইথিলিন (PTFE) এর হাইড্রোফোবিক স্ক্যাফোল্ডকে GDE-তে একত্রিত করেছেন।হাইড্রোফিলিক Nafion এর তুলনায়, একটি হাইড্রোফোবিক PTFE স্তর একটি উচ্চতর দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা প্রদান করে (33)।সার্জেন্ট এবং সহকর্মীরা (33) পৃথক PTFE এবং কার্বন NPs-এর মধ্যে একটি Cu অনুঘটক একত্রিত করেছে, যাতে হাইড্রোফোবিক PTFE স্তর NPs এবং গ্রাফাইট স্তরগুলিকে স্থির করতে পারে, এইভাবে একটি স্থিতিশীল ইলেক্ট্রোড ইন্টারফেস তৈরি করে (চিত্র 8, I এবং J)।ফলস্বরূপ, ইথিলিন উৎপাদনের জন্য FE 75 থেকে 100 mA cm−2 এর বর্তমান ঘনত্বে 7 M KOH দ্রবণে 70% বৃদ্ধি করা হয়েছিল।এই ফ্লো রিঅ্যাক্টরের আয়ুষ্কাল 150 ঘন্টার বেশি বাড়ানো হয়েছিল ইথিলিন সিলেক্টিভিটিতে নগণ্য ক্ষতির সাথে, যা প্রথাগত GDE-এর থেকে 300-গুণ বেশি, যেমন চিত্র 8K-তে দেখানো হয়েছে।এই ধরনের একটি স্যান্ডউইচ গঠন একটি চমৎকার GDE ডিজাইন হিসাবে প্রদর্শিত হয়েছে।উদাহরণস্বরূপ, কুই এবং সহকর্মীরা (124) দুটি হাইড্রোফোবিক ন্যানোপোরাস পলিথিন ফিল্ম দ্বারা ক্লিপ করা একটি সক্রিয় ইলেক্ট্রোড স্তর সহ একটি ট্রিলেয়ার কাঠামো ডিজাইন করেছেন।বাইরের হাইড্রোফোবিক স্তরগুলি বাল্ক দ্রবণ থেকে ইলেক্ট্রোলাইট ফ্লাক্সকে মন্থর করতে পারে, যা কার্যকরী ইলেক্ট্রোডের চারপাশে স্থিতিশীল, উচ্চ স্থানীয় পিএইচের দিকে পরিচালিত করে।ইন্টারলেয়ার স্পেসের অপ্টিমাইজেশন, যা CO2 পরিবহন এবং শোষণকে উন্নত করতে পারে, এই ধরনের নকশায়ও গুরুত্বপূর্ণ (124)।সম্প্রতি, কার্বন ন্যানোটিউবগুলিকেও GDE-তে একত্রিত করা হয়েছে কারণ তাদের উচ্চ ছিদ্রতা, ভাল পরিবাহিতা এবং হাইড্রোফোবিসিটি, যা ইলেক্ট্রন এবং ভর পরিবহনকে সহজতর করতে পারে (77)।

ECR-তে উত্তেজনাপূর্ণ অগ্রগতি সত্ত্বেও, কম খরচে, বড় আকারের C2+ পণ্য তৈরির কৌশল খুব কমই উপস্থিত (125)।এই পর্যায়ে, ECR-এর প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া বোঝার এবং এই প্রতিশ্রুতিশীল প্রযুক্তিকে বাণিজ্যিকীকরণ করার জন্য চ্যালেঞ্জ এবং সুযোগগুলি একযোগে।

কার্বন লুপ বন্ধ করার এবং বায়ু এবং সৌর-এর মতো বিরতিহীন নবায়নযোগ্য শক্তি সঞ্চয় করার একটি মার্জিত সমাধান হিসাবে, বিগত দশকগুলিতে দক্ষ CO2 রূপান্তর অর্জনের জন্য যথেষ্ট অগ্রগতি করা হয়েছে।যদিও ECR-এর সাথে সম্পর্কিত প্রক্রিয়াগুলির বোঝাপড়া তার প্রথম দিন (126) থেকে অনেক দূর এগিয়েছে, C2+ পণ্যগুলির দিকে ECR-এর মাধ্যমে C─C কাপলিং এখনও ব্যবহারিক প্রয়োগের জন্য প্রস্তুত নয়।এই পর্যালোচনাতে, আমরা বর্তমান কৌশলগুলির একটি বিশদ দৃষ্টিভঙ্গি নিয়েছি যা ECR-এর মাধ্যমে C2+ পণ্যগুলির জন্য নির্বাচনীতা এবং উত্পাদন হারকে উন্নীত করতে পারে, যার মধ্যে রয়েছে সূক্ষ্ম-অনুঘটক টিউনিং, ইলেক্ট্রোলাইট প্রভাব, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল অবস্থা এবং ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ইলেক্ট্রোড/চুল্লী নকশা।

ECR-তে সমস্ত প্রচেষ্টা করা সত্ত্বেও, বর্তমান অনুঘটক এবং ECR সিস্টেমের সাথে এখনও অনেক সমস্যা রয়েছে যেগুলি ECR বাণিজ্যিকীকরণের আগে অবশ্যই সমাধান করা উচিত।প্রথমত, দক্ষ C─C কাপলিং উপলব্ধি করার জন্য প্রভাবশালী অনুঘটক হিসাবে, Cu গুরুতর স্থিতিশীলতার সমস্যায় ভুগছে, বিশেষত জলীয় ইলেক্ট্রোলাইটে, এবং তাদের উচ্চ পরমাণু গতিশীলতা, কণা একত্রিতকরণ এবং ECR অবস্থার অধীনে কাঠামোর অবনতির কারণে খুব কমই 100 ঘন্টা বেঁচে থাকতে পারে।সুতরাং, একটি কিউ-ভিত্তিক অনুঘটক ব্যবহার করে কীভাবে দীর্ঘ-সময়ের স্থিতিশীলতা অর্জন করা যায় তা এখনও একটি উন্মুক্ত চ্যালেঞ্জ।দৃঢ় মিথস্ক্রিয়া সহ সুনির্দিষ্ট সমর্থনে কিউ-ভিত্তিক অনুঘটককে নোঙ্গর করা অনুঘটক কাঠামো/রূপবিদ্যা সংরক্ষণের জন্য একটি নির্ভরযোগ্য কৌশল হতে পারে এবং এইভাবে বর্ধিত জীবনকাল সরবরাহ করে।উপরন্তু, ECR সময় জলীয় দ্রবণ প্রতিস্থাপন করার জন্য একটি পলিমার ঝিল্লি ইলেক্ট্রোলাইট ব্যবহার করা সম্ভবত Cu-ভিত্তিক অনুঘটকের স্থায়িত্বকে আরও উন্নত করতে পারে।উপরন্তু, অনুঘটকের দৃষ্টিকোণ থেকে, অনুঘটকের কর্মক্ষমতা ক্ষয় নিরীক্ষণ এবং বোঝার জন্য সিটু/ইন অপারেন্ডো চরিত্রায়ন কৌশল এবং তাত্ত্বিক মডেলিং ব্যবহার করা উচিত, এইভাবে, অনুঘটকের অবক্ষয় এবং বিষক্রিয়াকে সর্বনিম্ন স্তরে দমন করা।ইসিআর অনুঘটকগুলির আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ সমস্যা যা সমাধান করা উচিত তা হল সংশ্লেষণ প্রোটোকলকে ব্যাপক উত্পাদনের জন্য কার্যকর করা।এই লক্ষ্যে, ব্যাপকভাবে উপলব্ধ ফিডস্টকগুলি ব্যবহার করে সিন্থেটিক পদ্ধতিগুলিকে স্ট্রিমলাইন করা পছন্দনীয়।

দ্বিতীয়ত, ইসিআর থেকে উৎপন্ন C2+ অক্সিজেন সাধারণত প্রচলিত এইচ- বা ফ্লো-সেল রিঅ্যাক্টরের জন্য ইলেক্ট্রোলাইটে দ্রবণে (যেমন, KHCO3 এবং KOH) মিশ্রিত হয়, যা, তবে, বিশুদ্ধ তরল জ্বালানী দ্রবণ পুনরুদ্ধার করতে অতিরিক্ত বিভাজন এবং ঘনত্ব প্রক্রিয়ার প্রয়োজন হয়। বাস্তবিক দরখাস্তগুলো.একই সময়ে, বিবর্তিত C2+ হাইড্রোকার্বনগুলিও H2 এবং অবশিষ্ট CO2-এর সাথে মিশ্রিত হয়।সুতরাং, বর্তমান ইসিআর প্রযুক্তির জন্য একটি ব্যয়বহুল পৃথকীকরণ প্রক্রিয়া অপরিহার্য, যা ব্যবহারিক প্রয়োগ থেকে ইসিআরকে আরও বাধা দেয়।সুতরাং, কীভাবে সরাসরি এবং ক্রমাগতভাবে বিশুদ্ধ তরল জ্বালানী সমাধান এবং বিশুদ্ধ গ্যাস হাইড্রোকার্বন তৈরি করা যায়, বিশেষত উচ্চ পণ্য ঘনত্বের সাথে, ইসিআর ব্যবহারিক স্থাপনার জন্য অত্যন্ত আকাঙ্খিত।আমরা এইভাবে অদূর ভবিষ্যতে ইসিআর-এর মাধ্যমে বিশুদ্ধ পণ্যের সরাসরি উৎপাদনের ক্রমবর্ধমান গুরুত্বের পূর্বাভাস দিচ্ছি, যা ইসিআর প্রযুক্তিকে বাজারের অনেক কাছাকাছি নিয়ে যেতে পারে (127)।

তৃতীয়ত, ECR প্রযুক্তিতে C─O এবং C─H বন্ড যেমন ইথানল, অ্যাসিটিক অ্যাসিড এবং ইথিলিনের গঠন ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে, অন্যান্য ধরনের পণ্যের অনুসন্ধানও ECR প্রযুক্তির জন্য গুরুত্বপূর্ণ এবং অর্থনৈতিক আগ্রহ দেখায়।উদাহরণস্বরূপ, সম্প্রতি, হান এবং সহকর্মীরা (128) ECR দ্বারা 2-ব্রোমোইথনল উৎপাদনের কথা জানিয়েছেন।C─Br বন্ডের সিটু গঠন পণ্যটিকে ইথানল থেকে 2-ব্রোমোইথনলে রূপান্তরিত করে, যা রাসায়নিক ও ফার্মাসিউটিক্যাল সংশ্লেষণে একটি গুরুত্বপূর্ণ বিল্ডিং ব্লক এবং উচ্চতর সংযোজিত মান দেখায়।এইভাবে, বর্তমান ভালভাবে অধ্যয়ন করা C2+ পণ্যগুলির বাইরে, আমরা বিশ্বাস করি যে অক্সালিক অ্যাসিড (129) এর মতো অন্যান্য খুব কমই অন্বেষণ করা পণ্যগুলির লক্ষ্যবস্তু এবং আরও জটিল C2+ অণুগুলির সংশ্লেষণ যেমন সাইক্লিক যৌগগুলি ভবিষ্যতের ECR গবেষণার জন্য আরেকটি প্রতিশ্রুতিশীল পথ।

শেষ কিন্তু অন্তত নয়, অভিনব ইলেক্ট্রোড এবং চুল্লি ডিজাইন যেমন জলরোধী GDE, তরল-প্রবাহ কোষ এবং PEM সেলগুলিকে বাণিজ্যিক স্তরে (>200 mA cm−2) ECR উৎপাদনের হার বাড়ানোর জন্য ব্যাপকভাবে গ্রহণ করা উচিত।যাইহোক, সম্পূর্ণ কোষ পরীক্ষায় ইলেক্ট্রোক্যাটালিস্ট প্রয়োগ করা হলে ইলেক্ট্রোক্যাটালিটিক কার্যকলাপে বড় অসঙ্গতি সর্বদা পরিলক্ষিত হয়।অতএব, ল্যাব-স্কেল পরীক্ষা থেকে ইসিআরকে ব্যবহারিক ব্যবহারে আনতে অর্ধ-কোষ অধ্যয়ন এবং সম্পূর্ণ-সেল ডিভাইস অ্যাপ্লিকেশনের মধ্যে ব্যবধান কমাতে আরও পদ্ধতিগত অধ্যয়ন করা উচিত।

সংক্ষেপে, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল CO2 হ্রাস আমাদের জন্য মানব ক্রিয়াকলাপের দ্বারা নির্গত গ্রিনহাউস গ্যাস থেকে পরিবেশগত সমস্যা মোকাবেলার জন্য ভাল সুযোগ দেয়।এটি পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি ব্যবহার করে পরিষ্কার জ্বালানী এবং রাসায়নিকগুলি অর্জনের সম্ভাবনাও দেখায়।যদিও বর্তমান পর্যায়ে ECR প্রযুক্তির জন্য অনেক চ্যালেঞ্জ রয়ে গেছে, বিশেষ করে C─C কাপলিং প্রক্রিয়ার জন্য, এটা বিশ্বাস করা হয় যে অনুঘটক অপ্টিমাইজেশান এবং কোষের পরিপূর্ণতা উভয়ের উপর ক্রমাগত গবেষণা এবং বিকাশের সাথে, পরিষ্কার জ্বালানীর জন্য বাস্তব-বিশ্বের CO2 ইলেক্ট্রোলাইসিসের পরিপ্রেক্ষিত এবং রাসায়নিক অদূর ভবিষ্যতে উপলব্ধি করা হবে.

এটি ক্রিয়েটিভ কমন্স অ্যাট্রিবিউশন-অবাণিজ্যিক লাইসেন্সের শর্তাবলীর অধীনে বিতরণ করা একটি ওপেন-অ্যাক্সেস নিবন্ধ, যা যেকোনো মাধ্যমের ব্যবহার, বিতরণ এবং পুনরুত্পাদনের অনুমতি দেয়, যতক্ষণ না ফলস্বরূপ ব্যবহার বাণিজ্যিক সুবিধার জন্য না হয় এবং যদি মূল কাজটি সঠিকভাবে হয় উদ্ধৃত

দ্রষ্টব্য: আমরা শুধুমাত্র আপনার ইমেল ঠিকানার জন্য অনুরোধ করছি যাতে আপনি যে ব্যক্তিকে পৃষ্ঠাটির সুপারিশ করছেন তা জানতে পারে যে আপনি তাদের এটি দেখতে চান এবং এটি জাঙ্ক মেল নয়।আমরা কোন ইমেইল ঠিকানা রেখে দেই না.

পোস্টের সময়: মার্চ-০৪-২০২০