ໃນຄວາມກັງວົນກ່ຽວກັບສິ່ງແວດລ້ອມແລະການຫັນປ່ຽນພະລັງງານ, ການຫຼຸດຜ່ອນ CO2 electrochemical (ECR) ໄປສູ່ນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ multicarbon (C2+) ມູນຄ່າເພີ່ມແລະສານເຄມີ, ການນໍາໃຊ້ໄຟຟ້າທົດແທນ, ສະເຫນີການແກ້ໄຂໄລຍະຍາວທີ່ສະຫງ່າງາມເພື່ອປິດວົງຈອນກາກບອນດ້ວຍຜົນປະໂຫຍດທາງດ້ານເສດຖະກິດເພີ່ມເຕີມ.ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການເຊື່ອມ electrocatalytic C─C ໃນ electrolytes aqueous ຍັງເປັນສິ່ງທ້າທາຍທີ່ເປີດເຜີຍເນື່ອງຈາກການຄັດເລືອກຕ່ໍາ, ກິດຈະກໍາ, ແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງ.ການອອກແບບຂອງ catalysts ແລະ reactors ຖືເປັນກຸນແຈເພື່ອແກ້ໄຂສິ່ງທ້າທາຍເຫຼົ່ານັ້ນ.ພວກເຮົາສະຫຼຸບຄວາມຄືບຫນ້າທີ່ຜ່ານມາກ່ຽວກັບວິທີການບັນລຸປະສິດຕິຜົນການເຊື່ອມ C─C ຜ່ານ ECR, ໂດຍເນັ້ນຫນັກໃສ່ຍຸດທະສາດໃນ electrocatalysts ແລະການອອກແບບ electrocatalytic electrode / reactor, ແລະກົນໄກທີ່ສອດຄ້ອງກັນຂອງເຂົາເຈົ້າ.ນອກຈາກນັ້ນ, ຂໍ້ບົກຜ່ອງໃນປະຈຸບັນແລະໂອກາດໃນອະນາຄົດສໍາລັບການຜະລິດຜະລິດຕະພັນ C2+ ໄດ້ຖືກປຶກສາຫາລື.ພວກເຮົາມີຈຸດປະສົງເພື່ອສະຫນອງການທົບທວນລະອຽດຂອງຍຸດທະສາດການສົມທົບ C─C ທີ່ທັນສະໄຫມໃຫ້ແກ່ຊຸມຊົນເພື່ອການພັດທະນາຕໍ່ໄປແລະການດົນໃຈໃນທັງສອງຄວາມເຂົ້າໃຈພື້ນຖານແລະການນໍາໃຊ້ເຕັກໂນໂລຢີ.

ການປ່ອຍອາຍຄາບອນໄດອອກໄຊ (CO2) ຫຼາຍເກີນໄປເຂົ້າໄປໃນບັນຍາກາດໄດ້ເຮັດໃຫ້ເກີດຜົນສະທ້ອນທີ່ຮ້າຍແຮງຕໍ່ສິ່ງແວດລ້ອມແລະຍັງເປັນໄພຂົ່ມຂູ່ອັນຮີບດ່ວນແລະອາດຈະປ່ຽນແປງໄດ້ຕໍ່ສັງຄົມມະນຸດ (1, 2).ໃນຂະນະທີ່ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ CO2 ຊັ້ນບັນຍາກາດເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຈາກ 270 ppm (ສ່ວນຕໍ່ລ້ານ) ໃນຕົ້ນຊຸມປີ 1800 ເປັນ 401.3 ppm ໃນເດືອນກໍລະກົດ 2015, ຄວາມເຫັນດີເຫັນພ້ອມໃນທົ່ວໂລກກ່ຽວກັບການລີໄຊເຄີນຮອຍຕີນຄາບອນທີ່ປ່ອຍອອກມາຈາກກິດຈະກໍາຂອງມະນຸດໄດ້ບັນລຸ (3, 4).ເພື່ອຮັບຮູ້ຄວາມໃກ້ຊິດຂອງການປ່ອຍອາຍຄາບອນ, ຫນຶ່ງໃນວິທີການທີ່ມີທ່າແຮງແມ່ນການປ່ຽນການເພິ່ງພາອາໄສຂອງພະລັງງານໃນປະຈຸບັນແລະອຸດສາຫະກໍາເຄມີທີ່ຢູ່ຫ່າງຈາກນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟຟອດຊິວທໍາໄປສູ່ແຫຼ່ງພະລັງງານທົດແທນເຊັ່ນແສງຕາເວັນແລະພະລັງງານລົມ (5-8).ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ແຕ່ສ່ວນຫນຶ່ງຂອງພະລັງງານຈາກແຫຼ່ງທົດແທນເຫຼົ່ານັ້ນແມ່ນຈໍາກັດພຽງແຕ່ 30% ເນື່ອງຈາກລັກສະນະການຂັດຂວາງຂອງພວກເຂົາ, ເວັ້ນເສຍແຕ່ວ່າວິທີການສໍາລັບການເກັບຮັກສາພະລັງງານຂະຫນາດໃຫຍ່ຈະມີຢູ່ (9).ເພາະສະນັ້ນ, ເປັນທາງເລືອກ, ການຈັບ CO2 ຈາກແຫຼ່ງຈຸດເຊັ່ນ: ໂຮງງານໄຟຟ້າ, ປະຕິບັດຕາມໂດຍການປ່ຽນເປັນອາຫານເຄມີແລະນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ, ແມ່ນມີຄວາມເປັນໄປໄດ້ຫຼາຍ (9-12).ການຫຼຸດຜ່ອນ CO2 Electrocatalytic (ECR) ໂດຍໃຊ້ໄຟຟ້າທົດແທນແມ່ນເປັນການແກ້ໄຂໃນໄລຍະຍາວທີ່ສະຫງ່າງາມເນື່ອງຈາກເງື່ອນໄຂການດໍາເນີນງານທີ່ບໍ່ຮຸນແຮງທີ່ຕ້ອງການສໍາລັບການປ່ຽນ, ເຊິ່ງຜະລິດຕະພັນເພີ່ມມູນຄ່າສາມາດເລືອກໄດ້ (13).ດັ່ງທີ່ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນໃນຮູບທີ 1, ໃນຂະບວນການນີ້, ເຄື່ອງໄຟຟ້າ electrochemical electrolyzer ປ່ຽນ CO2 ແລະນ້ໍາເຂົ້າໄປໃນສານເຄມີແລະນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟທີ່ຂັບເຄື່ອນໂດຍໄຟຟ້າທົດແທນ.ນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟທີ່ເປັນຜົນມາຈາກຄວາມສາມາດໃນການເກັບຮັກສາໃນໄລຍະຍາວແລະຍັງສາມາດແຈກຢາຍຫຼືບໍລິໂພກໄດ້, ໃຫ້ CO2 ເປັນສິ່ງເສດເຫຼືອຕົ້ນຕໍ, ເຊິ່ງຈະຖືກຈັບແລະປ້ອນກັບເຕົາປະຕິກອນເພື່ອປິດວົງຈອນ.ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ແຫຼ່ງອາຫານເຄມີທີ່ມີໂມເລກຸນຂະຫນາດນ້ອຍ [ເຊັ່ນ: ຄາບອນໂມໂນໄຊ (CO) ແລະຮູບແບບ] ຈາກ ECR ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເປັນວັດຖຸດິບສໍາລັບການສັງເຄາະສານເຄມີທີ່ສັບສົນຫຼາຍ.

ນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ ແລະສານເຄມີສາມາດບັນລຸໄດ້ຈາກ ECR ດ້ວຍວົງຈອນຄາບອນປິດທີ່ຂັບເຄື່ອນໂດຍແຫຼ່ງພະລັງງານທົດແທນເຊັ່ນ: ແສງຕາເວັນ, ລົມ, ແລະນ້ໍາ.ວິສະວະກໍາຈຸລັງແລະວິສະວະກໍາ catalyst ມີບົດບາດສໍາຄັນເພື່ອສົ່ງເສີມການຄັດເລືອກ, ກິດຈະກໍາ, ແລະປະສິດທິພາບສໍາລັບການປ່ຽນ CO2 ເຂົ້າໄປໃນຜະລິດຕະພັນ C2+ ມູນຄ່າເພີ່ມທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງ.

ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, CO2 ແມ່ນໂມເລກຸນເສັ້ນທີ່ຂ້ອນຂ້າງຄົງທີ່ທີ່ມີພັນທະບັດ C═O ທີ່ເຂັ້ມແຂງ (750 kJ mol−1) (14), ເຮັດໃຫ້ມັນມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກສໍາລັບການປ່ຽນໄຟຟ້າເຄມີ.ດັ່ງນັ້ນ, ມັນຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີອຸປະສັກການກະຕຸ້ນສູງ, ເຊິ່ງ, ໃນທາງກັບກັນ, ນໍາໄປສູ່ການ overpotentials ທີ່ສໍາຄັນ (15).ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ECR ໃນ electrolyte aqueous ປະກອບມີຂະບວນການໂອນເອເລັກໂຕຣນິກຫຼາຍ / ໂປຕອນຮ່ວມກັນກັບຕົວກາງແລະຜະລິດຕະພັນທີ່ມີປະຕິກິລິຍາທີ່ແຕກຕ່າງກັນ (16-18), ເຮັດໃຫ້ມັນສັບສົນຫຼາຍ.ຕາຕະລາງ 1 ສະຫຼຸບປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີດ້ານອຸນຫະພູມເຄິ່ງໜຶ່ງຂອງຜະລິດຕະພັນ ECR ຕົ້ນຕໍ, ລວມທັງ CO, methane (CH4), methanol (CH3OH), ອາຊິດ formic (HCOOH), ເອທິລີນ (C2H4), ເອທານອນ (CH3CH2OH), ແລະອື່ນໆ, ພ້ອມກັບພວກມັນ. ທ່າແຮງ redox ມາດຕະຖານທີ່ສອດຄ້ອງກັນ (19).ໂດຍທົ່ວໄປ, ໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການ ECR, ໂມເລກຸນ CO2 ທໍາອິດໄດ້ຮັບການດູດຊຶມແລະປະຕິສໍາພັນກັບປະລໍາມະນູໃນດ້ານ catalyst ເພື່ອສ້າງ * CO2−, ປະຕິບັດຕາມຂັ້ນຕອນຕ່າງໆການໂອນ protons ແລະ / ຫຼືເອເລັກໂຕຣນິກໄປສູ່ຜະລິດຕະພັນສຸດທ້າຍທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, CH4 ໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໂດຍຜ່ານເສັ້ນທາງດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້: CO2 → * COOH → * CO → * CHO → * CH2O → * CH3O → CH4 + *O → CH4 + * OH → CH4 + H2O (20).

ຮູບ 2A ສະຫຼຸບປະສິດທິພາບ Faradaic (FE) ພາຍໃຕ້ອັດຕາການຜະລິດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ (ຄວາມຫນາແຫນ້ນໃນປະຈຸບັນ) ສໍາລັບ ECR electrocatalysts ລາຍງານ, ເຊິ່ງສະແດງເຖິງການເລືອກຜະລິດຕະພັນຂອງປະຕິກິລິຍາ (21-43).ເປັນທີ່ຫນ້າສັງເກດ, ໃນຂະນະທີ່ electrocatalysts ທີ່ທັນສະໄຫມສາມາດຫັນປ່ຽນ CO2 ເຂົ້າໄປໃນຜະລິດຕະພັນ C1 (CO ຫຼືຮູບແບບ) ດ້ວຍຫຼາຍກວ່າ 95% FE ພາຍໃຕ້ອັດຕາການຜະລິດສູງ (> 20 mA cm−2 ສໍາລັບຈຸລັງ H-type ແລະ> 100 mA cm−. 2 ສໍາລັບຈຸລັງການໄຫຼ) (9, 21, 22, 25, 28, 44, 45), ການຜະລິດທີ່ມີການຄັດເລືອກສູງ (> 90%) ແລະປະສິດທິພາບຂອງສານເຄມີ multicarbon (C2+) ທີ່ມີຢູ່ຫຼາຍແມ່ນຍັງບໍ່ທັນໄດ້ຮັບຮູ້ເຖິງຕອນນີ້.ນີ້ແມ່ນເນື່ອງມາຈາກຄວາມຈິງທີ່ວ່າການ coupling ກັບຜະລິດຕະພັນ C2+ ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການມາຮອດແລະການດູດຊຶມຂອງໂມເລກຸນ CO2 ຫຼາຍກັບຫນ້າດິນ, ການຫັນເປັນ stepwise, ແລະການຈັດຕໍາແຫນ່ງທາງກວ້າງຂອງພື້ນ (13).ເພື່ອເປັນການສະເພາະ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 2B, ປະຕິກິລິຍາຕໍ່ໆມາຂອງຕົວກາງ *CO ກໍານົດຜະລິດຕະພັນ C2+ ສຸດທ້າຍຂອງ ECR.ໂດຍທົ່ວໄປ, C2H6 ແລະ CH3COO− ແບ່ງປັນດຽວກັນ * CH2 ກາງ, ເຊິ່ງຖືກສ້າງຂື້ນຈາກຂັ້ນຕອນການໂອນເອເລັກໂທຣນິກທີ່ຄູ່ກັບໂປໂຕຣອນຂອງ * CO.protonation ເພີ່ມເຕີມຂອງ *CH2 ໃຫ້ *CH3 ປານກາງ, ເຊິ່ງນໍາໄປສູ່ການສ້າງຕັ້ງຂອງ C2H6 ຜ່ານ * CH3 dimerization.ບໍ່ເຫມືອນກັບການຜະລິດ C2H6, CH3COO− ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໂດຍການແຊກ CO ເຂົ້າໄປໃນ * CH2.The *CO dimerization ແມ່ນຂັ້ນຕອນການກໍານົດອັດຕາສໍາລັບການສ້າງຕັ້ງ C2H4, CH3CH2OH, ແລະ n-propanol (n-C3H7OH).ຫຼັງຈາກຂັ້ນຕອນການຖ່າຍທອດເອເລັກໂຕຣນິກ ແລະ protonation ເປັນໄລຍະໆ, *CO─CO dimer ປະກອບເປັນຕົວກາງ *CH2CHO, ເຊິ່ງເຮັດໜ້າທີ່ເປັນຂັ້ນຕອນການກຳນົດການເລືອກສຳລັບ C2H4 ແລະ C2H5OH.ນອກຈາກນັ້ນ, ມັນໄດ້ພົບເຫັນວ່າການຫຼຸດຜ່ອນ * CH2CHO ກັບ C2H4 ມີອຸປະສັກພະລັງງານຕ່ໍາກວ່າການປ່ຽນ * CH3CHO ເປັນ C2H5OH (46), ເຊິ່ງອາດຈະອະທິບາຍເຖິງ FE ສູງສໍາລັບ C2H4 ຫຼາຍກວ່າ C2H5OH ໃນຕົວເລັ່ງທອງແດງສ່ວນໃຫຍ່.ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ຕົວກາງ C2 ທີ່ສະຖຽນລະພາບສາມາດໂອນໄປຫາ n-C3H7OH ໂດຍຜ່ານການໃສ່ CO.ເສັ້ນທາງຕິກິຣິຍາທີ່ສັບສົນແລະບໍ່ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ໃນລະຫວ່າງການສ້າງຕັ້ງສານເຄມີ C2+ ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຍ້ອນການປ່ຽນແປງຫຼາຍຂື້ນກັບສະຖານທີ່ protonation, ພ້ອມກັບການມີສ່ວນຮ່ວມທີ່ເປັນໄປໄດ້ຂອງຂັ້ນຕອນ nonelectrochemical (19, 47).ດັ່ງນັ້ນ, ການອອກແບບຂອງ electrocatalysts ທີ່ມີການຄັດເລືອກສູງແມ່ນເງື່ອນໄຂເບື້ອງຕົ້ນສໍາລັບການສ້າງຜະລິດຕະພັນ C2+ ສະເພາະທີ່ມີຜົນຜະລິດສູງ.ໃນການທົບທວນຄືນນີ້, ພວກເຮົາມີຈຸດປະສົງເພື່ອຊີ້ໃຫ້ເຫັນຄວາມຄືບຫນ້າທີ່ຜ່ານມາກ່ຽວກັບຍຸດທະສາດການອອກແບບ electrocatalyst ສໍາລັບການຜະລິດຜະລິດຕະພັນ C2+ ການຄັດເລືອກໂດຍຜ່ານ ECR.ພວກເຮົາຍັງໃຫ້ບົດສະຫຼຸບກ່ຽວກັບຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງກົນໄກທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ.ການອອກແບບໄຟຟ້າແລະເຕົາປະຕິກອນຍັງຈະໄດ້ຮັບການເນັ້ນຫນັກເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນວິທີການບັນລຸປະສິດທິພາບ, ຄວາມຫມັ້ນຄົງ, ແລະການດໍາເນີນງານຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງ ECR.ນອກຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາຈະປຶກສາຫາລືກ່ຽວກັບສິ່ງທ້າທາຍທີ່ຍັງເຫຼືອແລະໂອກາດໃນອະນາຄົດສໍາລັບການປ່ຽນ electrochemical ຂອງ CO2 ເຂົ້າໄປໃນສານເຄມີ C2+ ມູນຄ່າເພີ່ມ.

(A) FE ພາຍໃຕ້ອັດຕາການຜະລິດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ (ຄວາມຫນາແຫນ້ນໃນປະຈຸບັນ) ສໍາລັບ ECR electrocatalysts ລາຍງານ (21-43, 130).(B) ເສັ້ນທາງ C2+ ທີ່ເປັນໄປໄດ້ຫຼາຍທີ່ສຸດໃນລະຫວ່າງ ECR.ຜະລິດຄືນໃໝ່ດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກສະມາຄົມເຄມີອາເມລິກາ (47).

ການຫັນປ່ຽນທາງໄຟຟ້າຂອງ CO2 ໄປສູ່ນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟເຄມີ ແລະ ແຫຼ່ງອາຫານແມ່ນເປັນເທັກໂນໂລຢີທີ່ມີທ່າແຮງເພື່ອບັນລຸວົງຈອນພະລັງງານທີ່ເປັນກາງຂອງຄາບອນ (11).ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, FE ຂອງຜະລິດຕະພັນ C2+ ແມ່ນຍັງຢູ່ໄກຈາກການປະຕິບັດຕົວຈິງ, ບ່ອນທີ່ catalysts ທີ່ທັນສະໄຫມອະນຸຍາດໃຫ້ການຜະລິດຜະລິດຕະພັນ C2 ປະມານ 60% FE (13, 33), ໃນຂະນະທີ່ການຜະລິດ C3 ແມ່ນຈໍາກັດຫນ້ອຍກວ່າ 10%. FE (48, 49).ການສົມທົບການຫຼຸດຜ່ອນ CO2 ກັບຜະລິດຕະພັນ C2+ ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີ catalysts heterogeneous ກັບຄຸນສົມບັດ morphological ແລະເອເລັກໂຕຣນິກການປະສານງານສູງ (50, 51).ພື້ນຜິວ catalytic ຕ້ອງການທໍາລາຍການພົວພັນຂະຫນາດລະຫວ່າງຕົວກາງ (47, 52, 53).ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ເພື່ອບັນລຸການສ້າງພັນທະບັດ C─C, ຕົວກາງຂອງປະຕິກິລິຍາທີ່ຖືກດູດຊຶມຢູ່ດ້ານ catalyst ຕ້ອງຢູ່ໃກ້ກັນ.ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ເສັ້ນທາງຈາກຕົວກາງທີ່ຖືກດູດຊືມໃນເບື້ອງຕົ້ນໄປສູ່ຜະລິດຕະພັນ C2+ ສະເພາະຕ້ອງໄດ້ຮັບການຄວບຄຸມຢ່າງດີເນື່ອງຈາກຂັ້ນຕອນການໂອນເອເລັກໂທຣນິກທີ່ມີການຊ່ວຍເຫຼືອຂອງໂປໂຕຣອນຫຼາຍ.ພິຈາລະນາຄວາມຊັບຊ້ອນສູງຂອງການຫຼຸດຜ່ອນ CO2 ຕໍ່ຜະລິດຕະພັນ C2+, electrocatalysts ຄວນໄດ້ຮັບການປັບແຕ່ງຢ່າງລະມັດລະວັງເພື່ອເພີ່ມການຄັດເລືອກ.ອີງຕາມຊະນິດປານກາງແລະອົງປະກອບທາງເຄມີ, ພວກເຮົາຈັດປະເພດຜະລິດຕະພັນ C2+ ເຂົ້າໄປໃນ multicarbon hydrocarbons ແລະອົກຊີເຈນທີ່ (4, 54).ເພື່ອເຂົ້າຫາ electrocatalysts ທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງສໍາລັບການຜະລິດໂມເລກຸນ C2+, ກົນລະຍຸດການອອກແບບ catalyst ຫຼາຍ, ເຊັ່ນ: heteroatom doping, crystal facet regulation, alloy/dealloying, oxidation state tuning, and surface ligand control, have been demonstred (35, 41, 55-61) .ການອອກແບບທີ່ດີທີ່ສຸດຄວນພິຈາລະນາຢ່າງສົມເຫດສົມຜົນກ່ຽວກັບຜົນກະທົບທີ່ໄດ້ກ່າວມາຂ້າງເທິງແລະເພີ່ມຜົນປະໂຫຍດສູງສຸດ.ຖ້າບໍ່ດັ່ງນັ້ນ, ຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບສິ່ງທີ່ເປັນ motifs ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວນໍາໄປສູ່ພຶດຕິກໍາ catalytic ເປັນເອກະລັກດັ່ງກ່າວອາດຈະເຮັດໃຫ້ມີແສງເພີ່ມເຕີມຕໍ່ກັບການອອກແບບ catalyst ທີ່ຊັດເຈນສໍາລັບການ coupling C─C.ດັ່ງນັ້ນ, ວິທີການອອກແບບ ECR catalyst ໄປສູ່ຜະລິດຕະພັນສະເພາະ (ຫຼາຍຄາບອນໄຮໂດຄາບອນແລະອົກຊີເຈນ) ແລະກົນໄກທີ່ກ່ຽວຂ້ອງຈະໄດ້ຮັບການປຶກສາຫາລືໃນສ່ວນນີ້.

C2+ hydrocarbons, ເຊັ່ນ C2H4, ເປັນສານເຄມີ nexus ສໍາລັບຊະນິດຂອງອຸດສາຫະກໍາເຄມີ, ເຊັ່ນ: ການຜະລິດ polyethylene (62, 63).ນອກຈາກນັ້ນ, ມັນສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ໂດຍກົງເປັນນໍ້າມັນສໍາລັບການເຊື່ອມໂລຫະຫຼືອົງປະກອບປະສົມໃນອາຍແກັສທໍາມະຊາດ (12).Hydrogenation of CO (Fischer-Tropsch synthesis) ແລະ CO2 ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຜະລິດ hydrocarbons C2+ ມາເປັນເວລາດົນນານໃນຂະຫນາດອຸດສາຫະກໍາແຕ່ຖືກທ້າທາຍໂດຍການບໍລິໂພກພະລັງງານສູງແລະຜົນກະທົບຕໍ່ສິ່ງແວດລ້ອມ (64).ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ການຫຼຸດຜ່ອນ CO2 electrochemical ໂດຍໃຊ້ພະລັງງານທົດແທນເຮັດໃຫ້ເສັ້ນທາງທີ່ສະອາດແລະຍືນຍົງກວ່າ.ຄວາມພະຍາຍາມອັນໃຫຍ່ຫຼວງໄດ້ຖືກດໍາເນີນເພື່ອພັດທະນາ electrocatalysts ທີ່ມີປະສິດທິພາບໄປສູ່ C2+ hydrocarbons (32, 33, 65–70).

electrocatalysts bimetallic ໄດ້ຖືກສືບສວນຢ່າງກວ້າງຂວາງເພື່ອທໍາລາຍການພົວພັນການປັບຂະຫນາດໃນລະຫວ່າງການປ່ຽນ electrochemical CO2, ເຊິ່ງສາມາດເຮັດໃຫ້ສະຖຽນລະພາບທີ່ສໍາຄັນໃນລະດັບປານກາງແລະຫຼຸດລົງ overpotential ແລະ, ດັ່ງນັ້ນ, ເພີ່ມທະວີການເລືອກ (71-74).ໃນຂະນະທີ່ຊຸດຂອງວັດສະດຸໂລຫະປະສົມລວມທັງ Au-Cu, Ag-Cu, Au-Pd, ແລະ Cu-Pt ໄດ້ຖືກສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການຜະລິດ C1 ທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງໂດຍການສະຖຽນລະພາບລະດັບປານກາງທີ່ສໍາຄັນ (73, 75), ຜົນກະທົບຂອງໂລຫະປະສົມຕໍ່ກັບການສ້າງ hydrocarbon C2+ ເບິ່ງຄືວ່າ. ສັບສົນຫຼາຍ (76).ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ໃນລະບົບ bimetallic Cu-Ag, ການແຜ່ກະຈາຍຂອງຜະລິດຕະພັນສາມາດໄດ້ຮັບການຄວບຄຸມໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍໂດຍການປັບອັດຕາສ່ວນປະລໍາມະນູຂອງຫນ້າດິນ Ag ແລະ Cu (77).ຕົວຢ່າງທີ່ອຸດົມສົມບູນຂອງພື້ນຜິວ Cu ແມ່ນເປັນທີ່ນິຍົມສໍາລັບການຜະລິດໄຮໂດຄາບອນ, ໃນຂະນະທີ່ຜະລິດຕະພັນຂອງຫນ້າດິນ Ag-rich ໄດ້ຖືກຄອບງໍາໂດຍ CO, ເນັ້ນຫນັກເຖິງຄວາມສໍາຄັນຂອງອັດຕາສ່ວນປະລໍາມະນູສໍາລັບໂລຫະປະສົມ ECR electrocatalysts.ຜົນກະທົບທາງເລຂາຄະນິດທີ່ເກີດຈາກການຈັດການປະລໍາມະນູທ້ອງຖິ່ນສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ຄວາມເຂັ້ມແຂງຜູກມັດຂອງຕົວກາງ.Gewirth ແລະຜູ້ຮ່ວມງານ (36) ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າໂລຫະປະສົມ Cu-Ag ຈາກ electrodeposition ຄວບຄຸມເພີ່ມເຕີມໄດ້ສະແດງ ~ 60% FE ສໍາລັບ C2H4 ໃນ electrolyzer ໄຫຼເປັນດ່າງ (ຮູບ 3, A ແລະ B).ໃນກໍລະນີນີ້, ການຄັດເລືອກ C2H4 ທີ່ດີທີ່ສຸດສາມາດບັນລຸໄດ້ໂດຍ morphology ແລະ Ag-loading tuning.ສະຖານທີ່ Ag ໄດ້ຖືກເຊື່ອວ່າມີບົດບາດຂອງຜູ້ສົ່ງເສີມການສ້າງ CO ໃນລະຫວ່າງ ECR.ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ການກຽມພ້ອມທີ່ດີທີ່ສຸດຂອງ CO intermediate ສາມາດຊ່ວຍໃຫ້ C─C coupling ໃນ Cu ໃກ້ຄຽງ.ນອກຈາກນັ້ນ, Ag ຍັງສາມາດສົ່ງເສີມການສ້າງ Cu2O ໃນລະຫວ່າງການສັງເຄາະຕົວເລັ່ງ Cu-Ag (ຮູບ 3C), ເຮັດໃຫ້ປະສິດທິພາບການຜະລິດ C2H4 ເພີ່ມຂຶ້ນ.ການປະສົມປະສານນີ້ເປີດຄວາມເປັນໄປໄດ້ໃຫມ່ສໍາລັບການພັດທະນາຕົວເລັ່ງການ coupling C─C.ນອກຈາກນັ້ນ, ຮູບແບບການປະສົມຂອງໂລຫະທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນລະບົບໂລຫະປະສົມຍັງສາມາດກໍານົດການແຈກຢາຍຜະລິດຕະພັນ ECR.ການນໍາໃຊ້ໂລຫະປະສົມ Pd-Cu ເປັນຕົວຢ່າງ (ຮູບ 3D), Kenis ແລະຜູ້ຮ່ວມງານ (71) ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຕົວເລັ່ງລັດ Pd-Cu ແຍກໄລຍະສາມາດສະຫນອງການຄັດເລືອກສູງສຸດ (~50%) ສໍາລັບ C2H4 ທຽບກັບຄໍາສັ່ງແລະຄວາມບໍ່ເປັນລະບຽບຂອງມັນ. ຄູ່ຮ່ວມ.ອີງຕາມທິດສະດີ d-band, ໂດຍປົກກະຕິ, ໂລຫະການປ່ຽນແປງທີ່ມີສູນກາງ d-band ຕ່ໍາສະແດງໃຫ້ເຫັນການຜູກມັດທີ່ອ່ອນແອຂອງຕົວກາງທີ່ຜະລິດຢູ່ໃນບ່ອນຢູ່ໃນພື້ນຜິວໂລຫະ (78).ໃນຂະນະທີ່ໂລຫະປະສົມ Pd-Cu ແຍກໄລຍະສະແດງໃຫ້ເຫັນການຄັດເລືອກ catalytic ທີ່ຄ້າຍຄືກັນແລະກິດຈະກໍາສໍາລັບ CO ກັບ Cu nanoparticles (NPs), ມັນສະຫນອງຄວາມເຂັ້ມແຂງຜູກມັດທີ່ແຕກຕ່າງກັນຫມົດໄປສູ່ຕົວກາງໂດຍການປັບ Pd.ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 3E, ໂລຫະປະສົມ Cu-Pd ແຍກໄລຍະໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນສູນກາງ d-band ຕ່ໍາສຸດ, ໃນຂະນະທີ່ Cu NP ແມ່ນສູງສຸດ.ມັນຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າໂລຫະປະສົມ Cu-Pd ແຍກໄລຍະມີຄວາມເຂັ້ມແຂງຜູກມັດຕ່ໍາສຸດສໍາລັບລະດັບກາງຂອງ CO.ການສັງເກດການນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າຜົນກະທົບທາງເລຂາຄະນິດແລະໂຄງສ້າງອາດຈະມີບົດບາດຫຼາຍກວ່າຜົນກະທົບທາງອີເລັກໂທຣນິກສໍາລັບການປັບປຸງການເລືອກໄຮໂດຄາບອນໃນກໍລະນີໂລຫະປະສົມ Cu-Pd ແຍກໄລຍະ.ມາຮອດປະຈຸບັນ, ມີພຽງແຕ່ທອງແດງບໍລິສຸດຫຼືໂລຫະປະສົມທີ່ອີງໃສ່ທອງແດງເທົ່ານັ້ນທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການເລືອກແລະກິດຈະກໍາທີ່ດີກວ່າສໍາລັບການຫຼຸດຜ່ອນທາດເຄມີຂອງ CO2 ກັບ C2+ hydrocarbons.ດັ່ງນັ້ນ, ມັນເປັນສິ່ງຈໍາເປັນຫຼາຍທີ່ຈະພັດທະນາ electrocatalyst ໃຫມ່ສໍາລັບການຜະລິດ hydrocarbon C2+ ຈາກ ECR.ໄດ້ຮັບການດົນໃຈຈາກ hydrogenation CO2, ການສຶກສາເບື້ອງຕົ້ນໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າໂລຫະປະສົມ Ni-Ga ທີ່ມີໄລຍະທີ່ແຕກຕ່າງກັນສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບການຜະລິດ C2H4 (79).ມັນສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ Ni5Ga3 film ສາມາດຫຼຸດຜ່ອນ CO2 ກັບ C2H4 ແລະ ethane (C2H6).ເຖິງແມ່ນວ່າ FE ຕໍ່ກັບ C2+ hydrocarbons ແມ່ນຫນ້ອຍກວ່າ 5%, ມັນອາດຈະເປີດສາຍໃຫມ່ສໍາລັບການກວດສອບ electrocatalyst ໄປສູ່ການ coupling C─C ໂດຍອີງໃສ່ຜົນກະທົບຂອງໂລຫະປະສົມ.

(A ຫາ C) Cu-Ag bimetallic catalysts fabricated by additive-controlled electrodeposition: (A) scanning electron microscopy (SEM) ຂອງສາຍ Cu, Cu-Ag poly, ແລະສາຍ Cu-Ag ແລະ (B) ທີ່ສອດຄ້ອງກັນ C2H4 FE.(C) EXAFS ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າສາຍ Cu-Ag ຖືກປະສົມເຂົ້າກັນຢ່າງດຽວກັນແລະ Cu(I) oxide ໄດ້ຖືກນໍາສະເຫນີ.(A) ເຖິງ (C) ຖືກຜະລິດຄືນໂດຍໄດ້ຮັບການອະນຸຍາດຈາກສະມາຄົມເຄມີຂອງອາເມລິກາ (36).(D ແລະ E) Cu-Pd catalysts ທີ່ມີຮູບແບບການປະສົມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ: (D) ຮູບປະກອບ, ຮູບພາບກ້ອງຈຸລະທັດລະບົບສາຍສົ່ງເອເລັກໂຕຣນິກ (TEM), ແລະພະລັງງານການກະຈາຍແຜນທີ່ອົງປະກອບ spectroscopy ຂອງຄໍາສັ່ງ, ບໍ່ເປັນລະບຽບ, ແລະໄລຍະ-ແຍກໂລຫະປະສົມ Cu-Pd ແລະ (E. ) surface valence band photoemission spectra ແລະ d-band center (ເສັ້ນຕັ້ງ) ຂອງໂລຫະປະສົມ Cu-Pd ທຽບກັບລະດັບ Fermi.(D) ແລະ (E) ຖືກຜະລິດຄືນໂດຍໄດ້ຮັບການອະນຸຍາດຈາກສະມາຄົມເຄມີຂອງອາເມລິກາ (71).au, ຫນ່ວຍງານ arbitrary.

ນອກຈາກຜົນກະທົບຂອງໂລຫະປະສົມ, ການຫມູນໃຊ້ລັດການຜຸພັງແມ່ນເປັນຫຼັກການທີ່ສໍາຄັນອີກອັນຫນຶ່ງເພື່ອປັບປະສິດທິພາບຂອງ electrocatalysts, ເຊິ່ງສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ໂຄງສ້າງເອເລັກໂຕຣນິກທ້ອງຖິ່ນຂອງວັດສະດຸ.ຕົວຢ່າງທໍາອິດສໍາລັບການປັບສະພາບ oxidation ຂອງ catalyst ແມ່ນການນໍາໃຊ້ວັດສະດຸທີ່ມາຈາກ oxide.ຊະນິດອົກຊີເຈນທີ່ຕົກຄ້າງຢູ່ໃນພື້ນຜິວຫຼື subsurface ຂອງ catalyst ຫຼັງຈາກການຫຼຸດຜ່ອນໃນສະຖານທີ່ສາມາດຄວບຄຸມສະຖານະ oxidation ຂອງສູນກາງໂລຫະ.ຕົວຢ່າງ, Cu plasma-oxidized ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການເລືອກຫຼາຍກ່ວາ 60% ຕໍ່ C2H4, ເຊິ່ງໄດ້ຖືກລະບຸໄວ້ໃນ Cu+ ທີ່ທົນທານຕໍ່ການຫຼຸດລົງ (37).ເພື່ອຢືນຢັນວ່າ Cu+ ແມ່ນຕົວກໍານົດການທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບການເລືອກເອທີລີນສູງ, ພວກເຮົາໄດ້ເຮັດການທົດລອງການຄວບຄຸມໂດຍໃຊ້ plasma ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ (ຮູບ 4A).ໃນສະຖານທີ່ການດູດຊຶມ x-ray ແຂງ spectroscopy ສະແດງໃຫ້ເຫັນຕື່ມອີກວ່າ oxides ທີ່ຕົກຄ້າງຢູ່ໃນຊັ້ນພື້ນຜິວ (sub) ມີຄວາມຫມັ້ນຄົງຕໍ່ກັບສະພາບການຫຼຸດລົງ, ມີຈໍານວນ Cu+ ທີ່ຍັງເຫຼືອຫຼັງຈາກ 1 ຊົ່ວໂມງຂອງການຫຼຸດຜ່ອນທີ່ມີທ່າແຮງຂ້ອນຂ້າງສູງຂອງ −1.2 V ທຽບກັບປີ້ນກັບກັນ. ອິເລັກໂທຣດໄຮໂດຣເຈນ (RHE).ນອກຈາກນັ້ນ, ການຈັດຕໍາແຫນ່ງ electroredeposition ຂອງທອງແດງຈາກ sol-gel copper oxychloride ຢັ້ງຢືນອີກເທື່ອຫນຶ່ງວ່າ stabilized ດ້ານ Cu+ ສາມາດປັບປຸງການຄັດເລືອກຂອງ C2H4 (61).ສະຖານະການຜຸພັງຂອງຕົວເລັ່ງທອງແດງພາຍໃຕ້ທ່າແຮງທີ່ນໍາໃຊ້ທີ່ແຕກຕ່າງກັນໄດ້ຖືກຕິດຕາມໂດຍໃຊ້ເວລາແກ້ໄຂໃນ siteu soft x-ray absorption spectroscopy.ບາດກ້າວ​ຫັນປ່ຽນ​ເບື້ອງ​ຕົ້ນ​ຈາກ Cu2+ ຫາ Cu+ ​ແມ່ນ​ໄວ​ຫຼາຍ;ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ການຫຼຸດທາດເຄມີຂອງສາຍພັນ Cu+ ເປັນ Cu0 ແມ່ນຊ້າກວ່າຫຼາຍ.ປະມານ 23% ຂອງຊະນິດພັນ Cu+ ຍັງຄົງຢູ່ເຖິງແມ່ນວ່າຫຼັງຈາກການຫຼຸດລົງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ 1 ຊົ່ວໂມງພາຍໃຕ້ −1.2 V ທຽບກັບ RHE (ຮູບ 4B).ການສຶກສາກົນຈັກໄດ້ເປີດເຜີຍວ່າການໂຕ້ຕອບລະຫວ່າງ Cu + ແລະ Cu0 ນໍາໄປສູ່ການດຶງດູດ electrostatic ລະຫວ່າງຕົວກາງນັບຕັ້ງແຕ່ C Atom ຂອງ * CO@Cu+ ຖືກຄິດຄ່າບວກ, ໃນຂະນະທີ່ * CO@Cu0 ຖືກຄິດຄ່າລົບ (80), ເຊິ່ງ, ໃນທາງກັບກັນ, ສົ່ງເສີມການ. ການສ້າງພັນທະບັດ C─C ແລະດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຜະລິດ C2+ hydrocarbons.ນອກເໜືອໄປຈາກວັດສະດຸທີ່ມາຈາກອົກຊີ, ທອງແດງ nitride (Cu3N) ຍັງຖືກໃຊ້ເພື່ອບັນລຸ (sub)surface Cu+ species ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນອຸປະສັກພະລັງງານ dimerization ຂອງ *CO (81).ນອກຈາກນັ້ນ, ເມື່ອສົມທຽບກັບ Cu+ ທີ່ມາຈາກ oxide, Cu3N ທີ່ມາຈາກ Cu+ ແມ່ນມີຄວາມໝັ້ນຄົງກວ່າ (ຮູບ 4C).ດັ່ງນັ້ນ, ທາດເລັ່ງການທອງແດງທີ່ໄດ້ມາຈາກ nitride ສະແດງໃຫ້ເຫັນ FE ຂອງ 39 ± 2% ສໍາລັບ C2H4, ປະສິດທິພາບດີກວ່າ Cu ບໍລິສຸດ (~23%) ແລະ Cu ທີ່ມາຈາກອອກໄຊ (~ 28%).ປຽບທຽບກັບລະບົບການເຜົາຜານ Cu+/Cu ທີ່ກ່າວມາຂ້າງເທິງ, boron ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນຢາ heteroatom dopant ເພື່ອແນະນໍາແລະສະຖຽນລະພາບ Cuδ+ (41).ສະຖານະ oxidation ສະເລ່ຍຂອງທອງແດງສາມາດຄວບຄຸມຈາກ +0.25 ຫາ +0.78 ໂດຍການປ່ຽນແປງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ boron dopant.ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງການຄາດຄະເນຂອງລັດໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ຖືກໂອນຈາກທອງແດງໄປສູ່ boron, ນໍາໄປສູ່ສະຖານທີ່ທອງແດງທີ່ຖືກກະຕຸ້ນໂດຍ dopant-induced ໃນທາງບວກ.ທອງແດງ boron-doped ສະແດງໃຫ້ເຫັນພະລັງງານການສ້າງຕັ້ງເພີ່ມຂຶ້ນຂອງ * CHO ລະດັບປານກາງແລະ, ດັ່ງນັ້ນ, ສະກັດກັ້ນເສັ້ນທາງປະຕິກິລິຍາໄປສູ່ຜະລິດຕະພັນ C1.ນອກຈາກນັ້ນ, ມັນສາມາດເພີ່ມທາງເລືອກຕໍ່ກັບທາດໄຮໂດຄາບອນຫຼາຍຄາບອນໂດຍການຫຼຸດ * ພະລັງງານປະຕິກິລິຍາ CO dimerization (ຮູບ 4D).ໂດຍການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງສະຖານະການຜຸພັງຂອງທອງແດງໂດຍສະເລ່ຍ, C2 FE ສູງຂອງ ~ 80% ກັບ ~ 53% C2H4 ສາມາດບັນລຸໄດ້ພາຍໃຕ້ສະຖານະ oxidation ທອງແດງສະເລ່ຍຂອງ +0.35 (ຮູບ 4E).ມາຮອດປະຈຸ, ສະຖານທີ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວໃນທອງແດງໄດ້ຖືກລະບຸວ່າເປັນ Cu0, Cuδ+, ແລະ / ຫຼືການໂຕ້ຕອບຂອງພວກເຂົາສໍາລັບ ECR ໃນການສຶກສາທີ່ແຕກຕ່າງກັນ (39, 41, 42, 81, 82).ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ສິ່ງທີ່ເປັນເວັບໄຊທ໌ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວແມ່ນຍັງຖືກໂຕ້ວາທີ.ໃນຂະນະທີ່ທາດເລັ່ງລັດ Cuδ+ ທີ່ຖືກກະຕຸ້ນ heteroatom ໄດ້ຖືກສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າມີການເຄື່ອນໄຫວຫຼາຍສໍາລັບ ECR ຕໍ່ກັບຜະລິດຕະພັນ C2+, ຜົນກະທົບທີ່ປະສົມປະສານຈາກຂໍ້ບົກພ່ອງແລະການໂຕ້ຕອບທີ່ສ້າງຂຶ້ນພ້ອມໆກັນຄວນໄດ້ຮັບການພິຈາລະນາ.ດັ່ງນັ້ນ, ການກໍານົດລັກສະນະ operando ຄວນໄດ້ຮັບການພັດທະນາຢ່າງເປັນລະບົບເພື່ອກໍານົດຈຸດສູນກາງທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຢູ່ເທິງຫນ້າທອງແດງແລະຕິດຕາມທ່າແຮງຂອງການຫັນປ່ຽນສະຖານທີ່ຂອງສະຖານທີ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂຕິກິຣິຍາ.ນອກຈາກນັ້ນ, ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງທອງແດງທີ່ມີຄ່າບວກແມ່ນຄວາມກັງວົນອີກອັນຫນຶ່ງພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂການຫຼຸດຜ່ອນ electrochemical.ວິທີການສັງເຄາະ catalysts ກັບສະຖານທີ່ Cuδ+ ຄົງທີ່ຍັງຄົງເປັນສິ່ງທ້າທາຍ.

(A) ສະຫຼຸບສັງລວມຂອງການເລືອກ C2H4 ຂອງ catalysts ທອງແດງ plasma ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.ຜະລິດຄືນໃໝ່ໂດຍໄດ້ຮັບການອະນຸຍາດຈາກກຸ່ມພິມຈຳໜ່າຍທຳມະຊາດ (37).ແຖບຂະຫນາດ, 500 nm.(B) ອັດຕາສ່ວນຂອງ Cu oxidation state ທຽບກັບເວລາຕິກິຣິຍາຢູ່ທີ່ −1.2 V ທຽບກັບ RHE ໃນ electroredeposited ທອງແດງ.ຜະລິດຄືນໃໝ່ໂດຍໄດ້ຮັບການອະນຸຍາດຈາກກຸ່ມພິມຈຳໜ່າຍທຳມະຊາດ (61).(C) ອັດຕາສ່ວນຂອງຊະນິດພັນ Cu+ ທີ່ມີເວລາປະຕິກິລິຍາຢູ່ທີ່ −0.95 V ທຽບກັບ RHE ໃນ Cu-on-Cu3N ຫຼື Cu-on-Cu2O.ຜະລິດຄືນໃໝ່ໂດຍໄດ້ຮັບການອະນຸຍາດຈາກກຸ່ມພິມຈຳໜ່າຍທຳມະຊາດ (81).(D) Boron doping ສາມາດປ່ຽນແປງພະລັງງານ adsorption ສະເລ່ຍຂອງ CO ໃນຫນ້າດິນທອງແດງແລະຫຼຸດລົງພະລັງງານ dimerization CO─CO.1[B], 2[B], 3[B], 4[B], ແລະ 8[B] ຫມາຍເຖິງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງຝຸ່ນໂບຣອນໃຕ້ດິນໃນຕົວເລັ່ງທາດທອງແດງ, ເຊິ່ງແມ່ນ 1/16, 1/8, 3/. 16, 1/4, ແລະ 1/2, ຕາມລໍາດັບ.(E) ການພົວພັນລະຫວ່າງສະຖານະຜຸພັງແລະ FE ຂອງຜະລິດຕະພັນ C2 ຫຼື C1 ໃນ catalysts ທອງແດງ boron-doped.(D) ແລະ (E) ຖືກຜະລິດຄືນໃຫມ່ໂດຍໄດ້ຮັບການອະນຸຍາດຈາກກຸ່ມພິມເຜີຍແຜ່ທໍາມະຊາດ (41).(F) ຮູບພາບ SEM ຂອງ foils ທອງແດງທີ່ມີຄວາມຫນາທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງຮູບເງົາ Cu2O ກ່ອນ (ເທິງ) ແລະຫຼັງຈາກ (ລຸ່ມ) ECR.ຜະລິດຄືນໃໝ່ດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກສະມາຄົມເຄມີອາເມລິກາ (83).

ນອກ ເໜືອ ຈາກໂຄງສ້າງເອເລັກໂຕຣນິກ, ວັດສະດຸທີ່ມາຈາກ oxide ຍັງສາມາດ ນຳ ໄປສູ່ການວິວັດທະນາການທາງດ້ານສະລີລະວິທະຍາຫຼືໂຄງສ້າງໃນລະຫວ່າງຂະບວນການຫຼຸດຜ່ອນໃນສະຖານທີ່.ຈາກທັດສະນະຂອງ morphology ຫຼືໂຄງສ້າງ, ການປະຕິບັດທາງເຄມີທີ່ປັບປຸງຂອງ electrocatalysts ທີ່ມາຈາກ oxide ໄດ້ຖືກສະແດງເຖິງການສ້າງຂອບເຂດເມັດພືດທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ, ແຄມ, ແລະຂັ້ນຕອນ (83-85).Yeo ແລະຜູ້ຮ່ວມງານ (83) ລາຍງານການຄັດຕິດ C─C ທີ່ມີການຄັດເລືອກໃນຮູບເງົາ Cu2O electrodeposited ທີ່ມີຄວາມຫນາແຕກຕ່າງກັນ (ຮູບ 4F).ໃນສະຖານທີ່ Raman spectroscopy ເປີດເຜີຍວ່າພື້ນຜິວຂອງຮູບເງົາ Cu2O ຖືກຫຼຸດລົງເປັນ Cu0 ໂລຫະທີ່ຫມັ້ນຄົງໃນລະຫວ່າງ ECR (83).ດັ່ງນັ້ນ, ໂລຫະ Cu0 ໄດ້ຖືກຢືນຢັນເປັນສູນກາງການເຄື່ອນໄຫວ catalytic ແທນທີ່ຈະເປັນຊະນິດ Cu+ ຫຼືການໂຕ້ຕອບ Cu+/Cu0.ໃນຂະບວນການຫຼຸດຜ່ອນ Cu2O ກັບ Cu0 ໂລຫະ, ພື້ນຜິວ catalyst ມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະຢູ່ໃນຂັ້ນຕອນຂອງ situ, ແຄມ, ແລະ terraces.ມັນໄດ້ຖືກຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າຂັ້ນຕອນແລະແຄມທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຫຼາຍກວ່າ terraces, ມາຈາກການຜູກມັດທີ່ເຂັ້ມແຂງກັບ * CO, ເຊິ່ງສາມາດເພີ່ມ hydrogenate * CO ເປັນ * CHO ຫຼື * CH2O.ນອກ​ຈາກ​ນັ້ນ​, ປະ​ລໍາ​ມະ​ນູ​ແຂບ Cu ແມ່ນ​ການ​ສົ່ງ​ເສີມ​ການ​ເສີມ​ສ້າງ * CHO ແລະ * CH2O​.ວຽກງານທີ່ຜ່ານມາໄດ້ແນະນໍາວ່າຕົວກາງ *CHO ແລະ *CH2O ແມ່ນເອື້ອອໍານວຍສໍາລັບການສົມທົບ C─C ຫຼາຍກ່ວາ *CO ໃນ kinetics (86).ໂດຍ​ການ​ຄວບ​ຄຸມ​ຮູບ​ຮ່າງ​ຂອງ​ຫນ້າ​ດິນ​, ພະ​ລັງ​ງານ chemisorption ຂອງ​ຕົວ​ກາງ *CHO ແລະ *CH2O ສາ​ມາດ​ໄດ້​ຮັບ​ການ​ປັບ​ໃຫ້​ເຫມາະ​ສົມ​.ໃນການສຶກສານີ້, ຜູ້ຂຽນພົບວ່າ FE ຂອງ C2H4 ຫຼຸດລົງຈາກ 40 ຫາ 22% ເມື່ອພວກເຂົາເພີ່ມຄວາມຫນາຂອງແຜ່ນບາງ Cu2O ຈາກ 0.9 ຫາ 8.8 μm.ນີ້ແມ່ນເນື່ອງມາຈາກຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ Cu ປະສານງານຕ່ໍາທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນກັບການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຄວາມຫນາ Cu2O.ອະຕອມທີ່ບໍ່ມີການປະສານງານເຫຼົ່ານີ້ສາມາດຜູກມັດກັບ H ໄດ້ຢ່າງແຂງແຮງ ແລະ, ດັ່ງນັ້ນ, ຈຶ່ງມັກການວິວັດທະນາການຂອງໄຮໂດເຈນຫຼາຍກວ່າການເຊື່ອມ C─C.ວຽກງານນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຕົວເລັ່ງທາດທອງແດງທີ່ມາຈາກອົກຊີສາມາດເສີມຂະຫຍາຍການຄັດເລືອກ C2H4 ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໂດຍຜ່ານການກໍ່ສ້າງທາງສະກຸນຂອງພື້ນຜິວແທນທີ່ຈະນໍາສະເຫນີຊະນິດ Cuδ+ ທີ່ຄິດຄ່າ.ການນໍາໃຊ້ຕົວເລັ່ງລັດທີ່ມາຈາກອົກຊີ, ethane (C2H6) ຍັງໄດ້ຖືກຄັດເລືອກດ້ວຍການຊ່ວຍເຫຼືອຂອງ palladium (II) chloride (PdCl2) additive ໃນ electrolyte (34).ມັນສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການດູດຊຶມ PdClx ຢູ່ດ້ານຂອງ Cu2O ທີ່ມາຈາກ Cu ມີບົດບາດສໍາຄັນສໍາລັບການວິວັດທະນາການ C2H6.ໂດຍສະເພາະ, CO2 ທໍາອິດຖືກຫຼຸດລົງເປັນ C2H4 ຢູ່ສະຖານທີ່ Cu2O ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນ C2H4 ທີ່ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນຈະຖືກ hydrogenated ດ້ວຍການຊ່ວຍເຫຼືອຂອງ adsorbed PdClx ເພື່ອຜະລິດ C2H6.FE ຂອງ C2H6 ເພີ່ມຂຶ້ນຈາກ <1 ເປັນ 30.1% ດ້ວຍການຊ່ວຍເຫຼືອຂອງ PdCl2.ວຽກງານນີ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າການລວມຕົວຂອງ ECR catalyst ແລະ electrolyte additive ທີ່ຖືກກໍານົດໄວ້ດີອາດຈະເປີດໂອກາດໃຫມ່ສໍາລັບການຜະລິດຜະລິດຕະພັນ C2+ ສະເພາະ.

morphology ແລະ / ຫຼືລະບຽບໂຄງສ້າງເປັນຕົວແທນອີກຍຸດທະສາດທາງເລືອກເພື່ອ modulate ການຄັດເລືອກ catalytic ແລະກິດຈະກໍາ.ການຄວບຄຸມຂະຫນາດ, ຮູບຮ່າງ, ແລະໃບຫນ້າທີ່ເປີດເຜີຍຂອງ catalyst ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຢ່າງກວ້າງຂວາງສໍາລັບການປັບປຸງປະສິດທິພາບ ECR (58, 87, 88).ຕົວຢ່າງ, ດ້ານ Cu(100) ແມ່ນຕ້ອງການພາຍໃນການຜະລິດ C2H4, ໃນຂະນະທີ່ຜະລິດຕະພັນທີ່ເດັ່ນຊັດຈາກທາດເລັ່ງລັດ Cu(111) ແມ່ນ methane (CH4) (87).ໃນການສຶກສາຂອງ Cu nanocrystals ທີ່ມີຮູບຮ່າງແລະຂະຫນາດຕ່າງໆ, Buonsanti ແລະຜູ້ຮ່ວມງານ (58) ໄດ້ເປີດເຜີຍການເພິ່ງພາອາໄສຂະຫນາດ nonmonotonic ຂອງການຄັດເລືອກ C2H4 ໃນ nanocrystals ທອງແດງ cube (ຮູບ 5A).ພາຍໃນຕົວ, nanocrystals Cubic ສະແດງໃຫ້ເຫັນກິດຈະກໍາ C2H4 ສູງແລະການຄັດເລືອກຫຼາຍກ່ວາ spherical Cu nanocrystals ຍ້ອນຄວາມເດັ່ນຂອງ (100) facet.ຂະ​ຫນາດ​ໄປ​ເຊຍ​ກັນ​ຂະ​ຫນາດ​ນ້ອຍ​ຂອງ cubic Cu ສາ​ມາດ​ສະ​ຫນອງ​ກິດ​ຈະ​ກໍາ​ທີ່​ສູງ​ຂຶ້ນ​ເນື່ອງ​ຈາກ​ວ່າ​ຄວາມ​ເຂັ້ມ​ຂຸ້ນ​ຂອງ​ການ​ເພີ່ມ​ຂຶ້ນ​ຂອງ​ຫນ້າ​ດິນ​ທີ່​ມີ​ການ​ປະ​ສານ​ງານ​ຕ​່​ໍ​າ​, ເຊັ່ນ​: ແຈ​, ຂັ້ນ​ຕອນ​, ແລະ kinks​.ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການດູດຊຶມທາງເຄມີທີ່ເຂັ້ມແຂງກວ່າຂອງສະຖານທີ່ປະສານງານຕ່ໍາແມ່ນປະກອບດ້ວຍ H2 ແລະການຄັດເລືອກ CO ທີ່ສູງຂຶ້ນ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ hydrocarbon FE ໂດຍລວມຕ່ໍາ.ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ອັດຕາສ່ວນຂອງສະຖານທີ່ຂອບກັບສະຖານທີ່ຍົນຫຼຸດລົງດ້ວຍການເພີ່ມຂື້ນຂອງຂະຫນາດຂອງອະນຸພາກ, ເຊິ່ງຍັງມີຜົນກະທົບຕໍ່ການປະຕິບັດການຜະລິດ C2H4.ຜູ້ຂຽນໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ nanocubes ທອງແດງຂະຫນາດກາງທີ່ມີຄວາມຍາວຂອບ 44-nm ສະແດງການເລືອກ C2H4 ສູງສຸດເນື່ອງຈາກການດຸ່ນດ່ຽງທີ່ດີທີ່ສຸດລະຫວ່າງຂະຫນາດອະນຸພາກແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງສະຖານທີ່ຂອບ.ນອກຈາກນັ້ນ, morphology ຍັງສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ pH ທ້ອງຖິ່ນແລະການຂົນສົ່ງມະຫາຊົນໃນລະຫວ່າງ ECR.ມັນໄດ້ຖືກສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ pH ທ້ອງຖິ່ນສູງໃນເຂດໄກ້ຄຽງຂອງພື້ນຜິວ catalyst, ເຊິ່ງເກີດມາຈາກ OH- ທີ່ສ້າງຂຶ້ນໃນສະຖານທີ່, ສະກັດກັ້ນເສັ້ນທາງປະຕິກິລິຍາທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ proton.ດັ່ງນັ້ນ, ການສ້າງ hydrocarbon C2+ ໂດຍຜ່ານ * CO dimerization ສາມາດໄດ້ຮັບການປັບປຸງ, ແລະ CH4 ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໂດຍຜ່ານ * COH ປານກາງອາດຈະຖືກຍັບຍັ້ງ.arrays nanowire ທອງແດງ (ຮູບ 5B) ໄດ້ຖືກສະແດງໃຫ້ເຫັນເພື່ອບັນລຸ pH ທ້ອງຖິ່ນເພີ່ມຂຶ້ນ (68).ໃນຖານະເປັນ electrolyte ທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປ, ການແກ້ໄຂ potassium bicarbonate (KHCO3) ອີ່ມຕົວຂອງ CO2 ຈະ neutralize OH− (HCO3− + OH− = CO32− + H2O) ທ້ອງຖິ່ນຢ່າງໄວວາແລະຫຼຸດລົງ pH ທ້ອງຖິ່ນ.ດ້ວຍໂຄງສ້າງຈຸລະພາກທີ່ຍືດຕົວ, ການແຜ່ກະຈາຍຂອງ HCO3− ເຂົ້າໄປໃນອາເຣ Cu nanowire ສາມາດຖືກທໍາລາຍຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ດັ່ງນັ້ນຜົນກະທົບທີ່ເປັນກາງສໍາລັບ OH- ທ້ອງຖິ່ນຈະຖືກສະກັດກັ້ນໃນລະດັບໃດຫນຶ່ງ.ບົນພື້ນຖານຫຼັກການທີ່ຄ້າຍຄືກັນ, ຕາຫນ່າງທອງແດງທີ່ມີ mesopores ຄວບຄຸມທີ່ຊັດເຈນ (ຮູບ 5C) ສະແດງໃຫ້ເຫັນການປັບປຸງ FE ສໍາລັບການຜະລິດ C2H4 ຫຼື C2H6 (32).ມັນສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ pH ທ້ອງຖິ່ນໃນພື້ນຜິວ electrode ສາມາດເພີ່ມຂຶ້ນໂດຍການແຄບຄວາມກວ້າງຂອງ pore, ເຮັດໃຫ້ຜະລິດຕະພັນ C1 ຫຼຸດລົງ FE ແລະປັບປຸງຜະລິດຕະພັນ C2 FE.ນອກຈາກນັ້ນ, ໂດຍການເພີ່ມຄວາມເລິກຂອງຮູຂຸມຂົນ, ຜະລິດຕະພັນການຫຼຸດຜ່ອນທີ່ສໍາຄັນສາມາດຖືກປັບຈາກ C2H4 ຫາ C2H6.FE ຂອງ C2H6 ແມ່ນສູງເຖິງ 46%.ນັບຕັ້ງແຕ່ສານເຄມີໄດ້ຖືກກັກຂັງຢູ່ໃນຮູຂຸມຂົນໃນລະຫວ່າງ ECR, ໄລຍະເວລາເກັບຮັກສາໄວ້ດົນນານຂອງຕົວກາງທີ່ສໍາຄັນທີ່ເກີດຈາກຮູຂຸມຂົນທີ່ເລິກເຊິ່ງໄດ້ຖືກອະທິບາຍວ່າເປັນເຫດຜົນຕົ້ນຕໍສໍາລັບການເລືອກສູງຕໍ່ C2 hydrocarbon ອີ່ມຕົວ.nanofibers CuI ທີ່ມາຈາກ CuI ຍັງສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການເລືອກສູງຕໍ່ C2H6 (FE = 30% ທີ່ −0.735 V ທຽບກັບ RHE) (89).morphology anisotropic ແລະຄວາມຫຍາບຂອງພື້ນຜິວສູງຂອງ nanofibers CuI ທີ່ມາຈາກ CuI ສາມາດປັບປຸງປະສິດທິພາບການດູດຊຶມຂອງ H2 ແລະດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເພີ່ມ FE ຂອງ C2H6.

(A ຫາ C) ຜົນກະທົບດ້ານສະລີລະວິທະຍາ ຫຼືໂຄງສ້າງ.(A) ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງອະຕອມ (ແກນຊ້າຍ) ແລະອັດຕາສ່ວນຂອງປະລໍາມະນູທີ່ສະຖານທີ່ຂອບ (Nedge) ກັບອະຕອມຢູ່ໃນຍົນ (100) (N100) (ແກນຂວາ) ໃນຄວາມກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມຍາວຂອງຂອບ (d).ຜະລິດຄືນໃໝ່ດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກ John Wiley and Sons (58).(B) ໂຄງການຂອງ morphology ເຮັດໃຫ້ເກີດການປ່ຽນແປງ pH.ຜະລິດຄືນໃໝ່ດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກ John Wiley and Sons (68).(C) ການຄັດເລືອກຜະລິດຕະພັນຂອງທອງແດງ mesopore ທີ່ມີຂະຫນາດ pore ແລະຄວາມເລິກທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.ຜະລິດຄືນໃໝ່ດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກ John Wiley and Sons (32).(D ຫາ H) ຜົນກະທົບ Ligand.(D ແລະ E) ECR ເທິງ nanowire ທອງແດງ (Cu NW) ທີ່ມີອາຊິດ amino ຊະນິດຕ່າງໆ (D) ຫຼືຕົວດັດແປງ (E) ຢູ່ທີ່ −1.9 V. ຜະລິດຄືນໃຫມ່ດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກ Royal Society of Chemistry (35).(F) ອັດຕາການຜະລິດຂອງ C2H4 ໃນ electrolytes halide ທີ່ແຕກຕ່າງກັນທີ່ມີທ່າແຮງການດູດຊຶມທີ່ແຕກຕ່າງກັນກ່ຽວກັບ Cu(35).ຜະລິດຄືນໃໝ່ດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກສະມາຄົມເຄມີອາເມລິກາ (91).NHE, electrode hydrogen ປົກກະຕິ.(G) FE ຂອງ C2H4 ແລະ CO ໃນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງ electrolytes KOH ແລະ (H) Tafel ເປີ້ນພູຂອງ C2H4 ໃນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງ electrolytes KOH.(G) ແລະ (H) ຖືກຜະລິດຄືນມາຈາກສະມາຄົມອາເມລິກາເພື່ອຄວາມກ້າວຫນ້າຂອງວິທະຍາສາດ (AAAS) (33).

ການດັດແປງພື້ນຜິວ catalyst ໂດຍໃຊ້ໂມເລກຸນຂະຫນາດນ້ອຍແມ່ນອີກຍຸດທະສາດທີ່ຮູ້ຈັກເພື່ອປັບປຸງການປະຕິບັດທາງເຄມີຂອງ ECR.ຍຸດທະສາດນີ້ສາມາດມີອິດທິພົນຕໍ່ microenvironment ຢູ່ໃກ້ກັບຫນ້າດິນ catalyst, ເຊິ່ງອາດຈະສະຖຽນລະພາບຕົວກາງທີ່ສໍາຄັນເນື່ອງຈາກການໂຕ້ຕອບລະຫວ່າງ ligand ດ້ານແລະລະດັບປານກາງ.Amine ໄດ້ຖືກລາຍງານວ່າເປັນຜູ້ດັດແປງເພື່ອສົ່ງເສີມ ECR (35).ອາຊິດ amino ຕ່າງໆ, ລວມທັງ glycine (Gly), dl-alanine (Ala), dl-leucine (Leu), dl-tryptophan (Tyr), dl-arginine (Arg), ແລະ dl-tryptophan (Trp), ໄດ້ຖືກສືບສວນເພື່ອ ສຶກສາຜົນກະທົບຂອງມັນຕໍ່ສາຍ nanowires ທອງແດງ (35).ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 5D, ລີແກນທີ່ອີງໃສ່ອາຊິດ amino ທັງໝົດມີຄວາມສາມາດໃນການປັບປຸງການເລືອກຂອງ C2+ hydrocarbons.ການປັບປຸງດັ່ງກ່າວຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າ ─COOH ແລະ ─NH2 ກຸ່ມທີ່ມີປະໂຫຍດໃນອາຊິດ amino ແມ່ນອາດຈະເປັນຄວາມຮັບຜິດຊອບຕໍ່ການປັບປຸງການຄັດເລືອກຂອງ ECR.ບົດລາຍງານທີ່ຜ່ານມາໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການດູດຊຶມຂອງອາຊິດ amino ເທິງຫນ້າດິນ Cu ແມ່ນບັນລຸໄດ້ໂດຍຜ່ານທັງສອງກຸ່ມ ─COOH ແລະ ─NH2 (35, 90).ອາຊິດ Stearic (C17H35COOH, RCO2H), ເຊິ່ງປະກອບດ້ວຍພຽງແຕ່ກຸ່ມ─COOH, ໄດ້ຖືກເລືອກເພື່ອກໍານົດບົດບາດຂອງ─COOH.ຕົວແກ້ໄຂອື່ນໆ, ເຊັ່ນ: ເກືອ a-anthraquinone diazonium (AQ), ເກືອ o-nitrobenzene diazonium (PhNO2), ແລະ dodecyl mercaptan (C12H25SH, RSH), ເຊິ່ງບໍ່ມີກຸ່ມ ─COOH ຫຼື ─NH2, ຍັງໄດ້ຖືກສືບສວນ.ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ພວກມັນທັງໝົດບໍ່ເປັນບວກສໍາລັບການປັບປຸງ C2+ hydrocarbon FE (ຮູບ 5E).ການຄິດໄລ່ທາງທິດສະດີໄດ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າ ─NH3+ ກຸ່ມໃນ adsorbed zwitterionic glycine ສາມາດສະຖຽນລະພາບ * CHO ປານກາງເນື່ອງຈາກການໂຕ້ຕອບທີ່ເຂັ້ມແຂງຂອງເຂົາເຈົ້າ, ເຊັ່ນ: ພັນທະບັດ hydrogen.ການນໍາ halide ions ເຂົ້າໄປໃນ electrolyte ແມ່ນວິທີອື່ນທີ່ຈະດັດແປງ catalysts (91, 92).ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 5F, ອັດຕາການຜະລິດ C2H4 ໃນ plasma-activated Cu ສາມາດເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໂດຍການຊ່ວຍເຫຼືອຂອງສານເສີມ halide.ມັນໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ I- ion ມີການເຄື່ອນໄຫວຫຼາຍກ່ວາ Br- ແລະ Cl-, ຕົກລົງກັບພະລັງງານດູດຊຶມທີ່ສອດຄ້ອງກັນຂອງ I-, Br-, ແລະ Cl- ໃນ Cu(100) facet (91).ນອກຈາກ halides, hydroxide ion ຍັງສະແດງໃຫ້ເຫັນຜົນກະທົບທາງບວກຕໍ່ການເລືອກ C2H4.ບໍ່ດົນມານີ້, Sargent ແລະຜູ້ຮ່ວມງານ (33) ໄດ້ລາຍງານການປ່ຽນ CO2-to-C2H4 ກັບ ~70% FE ໂດຍໃຊ້ສານ electrolyte potassium hydroxide (KOH) ເຂັ້ມຂຸ້ນ (ເຖິງ 10 M) ໃນຫ້ອງໄຫຼ.ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 5G, ທ່າແຮງເລີ່ມຕົ້ນຂອງ CO ແລະ C2H4 ໃນ 10 M KOH electrolyte ແມ່ນຕໍ່າກວ່າຫຼາຍເມື່ອທຽບໃສ່ກັບ 1 M KOH.ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ເປີ້ນພູ Tafel (ຮູບ 5H) ຂອງການສ້າງ C2H4 ຫຼຸດລົງດ້ວຍການເພີ່ມຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ hydroxide (135 mV decade−1 ໃນ 1 M KOH ແລະ 65 mV ທົດສະວັດ−1 ໃນ 10 M KOH), ແນະນໍາການປ່ຽນຂອງອັດຕາໂດຍລວມ - ຂັ້ນ​ຕອນ​ການ​ກໍາ​ນົດ​.ຜົນໄດ້ຮັບທິດສະດີການທໍາງານຂອງຄວາມຫນາແຫນ້ນ (DFT) ພິສູດວ່າການປະກົດຕົວຂອງ hydroxides ເຂັ້ມຂຸ້ນສາມາດເຮັດໃຫ້ພະລັງງານການຜູກມັດຂອງ CO intermediate ຫຼຸດລົງແລະຍັງເພີ່ມຄວາມບໍ່ສົມດຸນຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍລະຫວ່າງສອງປະລໍາມະນູກາກບອນຢູ່ໃນຕົວກາງ OCCO ທີ່ດູດຊຶມ.ດັ່ງນັ້ນ, ລະດັບປານກາງ OCCO ຈະໄດ້ຮັບການສະຖຽນລະພາບຕື່ມອີກໂດຍຜ່ານການດຶງດູດ dipole ທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ນໍາໄປສູ່ອຸປະສັກພະລັງງານການກະຕຸ້ນຕ່ໍາສໍາລັບການ dimerization CO, ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນຈະປັບປຸງການປະຕິບັດໂດຍລວມ.

C2+ ອົກຊີເຈນເຊັ່ນເອທານອນ (CH3CH2OH) ແມ່ນອີກປະເພດຫນຶ່ງທີ່ສໍາຄັນຂອງຜະລິດຕະພັນ ECR ທີ່ມີຄຸນຄ່າສູງ.ການສັງເຄາະທາງອຸດສາຫະ ກຳ ຂອງເອທານອນແມ່ນຂະບວນການທີ່ໃຊ້ພະລັງງານຫຼາຍ, ເຊິ່ງຍັງບໍລິໂພກເອທິລີນຫລືອາຫານກະສິກຳເປັນຈຳນວນຫຼວງຫຼາຍ (40).ດັ່ງນັ້ນ, ການຜະລິດ electrocatalytic ຂອງເອທານອນຫຼື C2 + ອົກຊີເຈນທີ່ຈາກ CO2 ເຮັດໃຫ້ຄວາມຮູ້ສຶກທາງດ້ານເສດຖະກິດແລະສິ່ງແວດລ້ອມຫຼາຍ.ນັບຕັ້ງແຕ່ການຜະລິດເອທານອນຈາກ ECR ແບ່ງປັນຕົວກາງ penultimate ກັບ C2H4 ທີ່ເປັນ * C2H3O (43), hydrogenation ທາງເລືອກຂອງຕົວກາງນີ້ສາມາດປ່ຽນເສັ້ນທາງ ECR ຈາກ C2H4 ກັບເຫຼົ້າ (64).ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ໃນລະບົບສ່ວນໃຫຍ່, ການຄັດເລືອກໄປສູ່ C2+ ອົກຊີເຈນແມ່ນຕ່ໍາກວ່າ hydrocarbons ຫຼາຍ (31, 37, 39, 41, 42, 67).ດັ່ງນັ້ນ, ໃນພາກນີ້, ພວກເຮົາຈະເນັ້ນເຖິງກົນລະຍຸດການອອກແບບ electrocatalyst ທີ່ສາມາດບັນລຸ C2 + oxygenate FE ທີ່ຫນ້າປະທັບໃຈຂອງຫຼາຍກວ່າ 25%.

ດັ່ງທີ່ໄດ້ສົນທະນາຂ້າງເທິງ, catalysts bimetallic ອອກແບບໄດ້ດີສາມາດປັບປຸງການຄັດເລືອກແລະກິດຈະກໍາສໍາລັບການຜະລິດ hydrocarbon C2+.ຍຸດທະສາດທີ່ຄ້າຍຄືກັນແຕ່ບໍ່ຄືກັນຍັງຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບ electrocatalytic ສໍາລັບ C2+ oxygenates (38, 93, 94).ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, Ag-incorporated Cu-Cu2O catalysts ສະແດງໃຫ້ເຫັນການຄັດເລືອກເອທານອນທີ່ສາມາດປັບໄດ້, ແລະເອທານອນ FE ສູງສຸດແມ່ນ 34.15% (95).ເຂດແດນ biphasic ໃນໂລຫະປະສົມ Ag-Cu ໄລຍະປະສົມ, ແທນທີ່ຈະເປັນອັດຕາສ່ວນປະລໍາມະນູ Ag/Cu, ໄດ້ຖືກລະບຸວ່າເປັນປັດໃຈສໍາຄັນສໍາລັບການຜະລິດເອທານອນການຄັດເລືອກ.ເນື່ອງຈາກສະຖານທີ່ Cu ແມ່ນໃກ້ຊິດກັບສະຖານທີ່ Ag ໃນຮູບແບບປະສົມໄລຍະ (Ag-Cu2OPB), ອັດຕາການສ້າງຕົວກາງຂອງເອທານອນສໍາລັບຕົວຢ່າງປະສົມໄລຍະສາມາດຖືກສົ່ງເສີມໃນການປຽບທຽບກັບໄລຍະທີ່ແຍກອອກ (Ag-Cu2OPS. ), ນໍາໄປສູ່ການປະຕິບັດການຜະລິດເອທານອນທີ່ດີກວ່າ.ນອກຈາກເອທານອນ, Cu-Ag bimetallic NPs ຍັງໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນການປ່ຽນ CO2 ເປັນ acetate ດ້ວຍການເພີ່ມ benzotriazole (93).ທີ່ −1.33 V ທຽບກັບ RHE, FE ຂອງ acetate ແມ່ນ 21.2%.ສອງເສັ້ນທາງຕິກິຣິຍາທີ່ເປັນໄປໄດ້ໄດ້ຖືກສະເຫນີໃນກໍລະນີນີ້: ອັນຫນຶ່ງແມ່ນອີງໃສ່ CO dimerization, ແລະອີກອັນຫນຶ່ງແມ່ນການໃສ່ CO, ຊີ້ໃຫ້ເຫັນເຖິງບົດບາດສໍາຄັນຂອງການສ້າງຕົວກາງຂອງ CO ຢູ່ໃນສະຖານທີ່ Ag ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ.ການສັງເກດການທີ່ຄ້າຍຄືກັນໄດ້ຖືກລາຍງານຢູ່ໃນຕົວເລັ່ງ Cu-Zn (ຮູບ 6, A ແລະ B) ສໍາລັບການຜະລິດເອທານອນ (38).ໂດຍການປັບເນື້ອໃນຂອງ Zn ໃນຕົວເລັ່ງທາດປະສົມ Zn-Cu, ອັດຕາສ່ວນຂອງເອທານອນທຽບກັບ C2H4 FE ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ດີໃນລະດັບ 0.48 ຫາ 6, ຊີ້ໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມສໍາຄັນຂອງສະຖານທີ່ພັດທະນາຂອງ CO ສໍາລັບການສ້າງ C2+ ອົກຊີເຈນ.ການສ້າງຕົວເລັ່ງຂອງໂລຫະປະສົມອາດຈະເຮັດໃຫ້ເກີດຜົນກະທົບຂອງຄວາມເຄັ່ງຕຶງໃນວັດສະດຸ matrix, ເຊິ່ງບາງຄັ້ງອາດຈະບໍ່ຕ້ອງການ.ດັ່ງນັ້ນ, ເສັ້ນທາງໂດຍກົງໄປສູ່ catalysts bimetallic ອາດຈະເຫມາະສົມສໍາລັບບາງຜະລິດຕະພັນເປົ້າຫມາຍ.Jaramillo ແລະຜູ້ຮ່ວມງານ (96) ກໍ່ສ້າງລະບົບ bimetallic Au-Cu ທີ່ງ່າຍດາຍ, ສັງເຄາະໂດຍການຝາກໂດຍກົງຂອງ NPs ຄໍາໃສ່ແຜ່ນ polycrystalline Cu, ເພື່ອສືບສວນຜົນກະທົບ catalysis tandem.Au-Cu bimetallic ສະແດງໃຫ້ເຫັນການຄັດສັນແບບປະສົມປະສານ ແລະກິດຈະກໍາຕໍ່ກັບເຫຼົ້າ C2+, ປະສິດທິພາບດີກວ່າທອງແດງບໍລິສຸດ ແລະຄໍາ, ແລະໂລຫະປະສົມ Au-Cu.ເມື່ອປຽບທຽບກັບ Cu foil, ລະບົບ Au-Cu bimetallic ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ CO ທ້ອງຖິ່ນເພີ່ມຂຶ້ນເນື່ອງຈາກມີ Au NPs (ຮູບ 6C) ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວສໍາລັບການຜະລິດ CO.ເນື່ອງຈາກຄໍາບໍ່ໄດ້ເຄື່ອນໄຫວສໍາລັບການຫຼຸດຜ່ອນ CO, ອັດຕາການຜະລິດເຫຼົ້າ C2+ ທີ່ມີການປັບປຸງໃນຕົວເລັ່ງລັດ bimetallic Au-Cu ໄດ້ຖືກແຕ່ງຕັ້ງໃຫ້ເປັນກົນໄກ catalysis tandem.ໂດຍສະເພາະ, NPs ຄໍາສາມາດສ້າງຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ CO ທ້ອງຖິ່ນສູງຢູ່ໃກ້ກັບຫນ້າດິນ Cu.ຕໍ່ໄປ, ໂມເລກຸນ CO ທ້ອງຖິ່ນທີ່ອຸດົມສົມບູນສາມາດຫຼຸດລົງຕື່ມອີກເປັນເຫຼົ້າ C2+ ໂດຍ Cu.

(A ຫາ C) ຜົນກະທົບຂອງໂລຫະປະສົມ.(A) ສູງສຸດ FE ຂອງເອທານອນແລະ C2H4 ແລະອັດຕາສ່ວນ FE ຂອງເອທານອນແລະເອທິລີນໃນໂລຫະປະສົມ Cu-Zn ຕ່າງໆ.(B) ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງປະຈຸບັນບາງສ່ວນຂອງເອທານອນກ່ຽວກັບໂລຫະປະສົມ Cu-Zn ຕ່າງໆ.(A) ແລະ (B) ຖືກຜະລິດຄືນໂດຍໄດ້ຮັບການອະນຸຍາດຈາກສະມາຄົມເຄມີຂອງອາເມລິກາ (38).(C) ການຫຼຸດຜ່ອນ CO2 ແລະອັດຕາການວິວັດທະນາການ CO ກ່ຽວກັບຄໍາ, ທອງແດງ, ແລະລະບົບ bimetallic Au-Cu.ຜະລິດຄືນໃໝ່ດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກກຸ່ມພິມຈຳໜ່າຍທຳມະຊາດ (96).(D ຫາ L) ຜົນກະທົບທາງດ້ານສະລີລະວິທະຍາ ຫຼືໂຄງສ້າງ.(D) schematic illustration ຂອງວິທີການວົງຈອນ ion ໂລຫະ.(E ແລະ F) ຮູບພາບ SEM ຂອງ 100 ວົງຈອນ Cu ກ່ອນ (E) ແລະຫຼັງຈາກ (F) ການຫຼຸດລົງພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂ ECR.(G) TEM ແລະການແຜ່ກະຈາຍຂອງອິເລັກຕອນທີ່ເລືອກໄດ້ແນະນໍາວ່າ Cu (100) ໄດ້ຖືກເປີດເຜີຍແລະ (H) ພະລັງງານຟຣີສໍາລັບການສ້າງຕັ້ງ * OCCO ແລະ * OCCHO ກ່ຽວກັບ Cu (100), Cu (111), ແລະ Cu (211).(D) ເຖິງ (G) ຖືກຜະລິດຄືນໃຫມ່ໂດຍໄດ້ຮັບການອະນຸຍາດຈາກກຸ່ມພິມເຜີຍແຜ່ທໍາມະຊາດ (42).(I) ອັດ​ຕາ​ສ່ວນ​ຂອງ​ອົກ​ຊີ​ເຈນ​ແລະ​ທາດ​ໄຮໂດ​ຄາ​ບອນ​ເປັນ​ການ​ທໍາ​ງານ​ຂອງ​ຄວາມ​ສາ​ມາດ​ໃນ Cu(111), Cu(751), ແລະ Cu(100).(J) ຕົວເລກປະສານງານຂອງ Cu(111), Cu(100), ແລະ Cu(751).(I) ແລະ (J) ຖືກຜະລິດຄືນໃໝ່ໂດຍໄດ້ຮັບການອະນຸຍາດຈາກສະພາວິທະຍາສາດແຫ່ງຊາດ (97).(K) ໂຄງ​ການ​ຂອງ​ຂະ​ບວນ​ການ​ຫັນ​ປ່ຽນ​ຈາກ Cu NPs ເປັນ​ທອງ​ແດງ cubic​.ຜະລິດຄືນໃໝ່ໂດຍໄດ້ຮັບການອະນຸຍາດຈາກສະພາວິທະຍາສາດແຫ່ງຊາດ (98).(L) ຮູບພາບ SEM ຂອງທອງແດງ nanodendritic ກ່ອນແລະຫຼັງ ECR.ຜະລິດຄືນໃໝ່ດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກສະມາຄົມເຄມີອາເມລິກາ (99).

ການຄັດເລືອກການເປີດເຜີຍຂອງ crystal facets ສໍາລັບ electrocatalysts ໄດ້ຖືກສະແດງໃຫ້ເຫັນເປັນວິທີການປະສິດທິພາບແລະກົງໄປກົງມາເພື່ອບັນລຸ FE ປັບປຸງຜະລິດຕະພັນ ECR ສະເພາະແລະວິທີການທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບຄວາມເຂົ້າໃຈພື້ນຖານ.ການສັງເຄາະທີ່ງ່າຍດາຍແຕ່ສາມາດຂະຫຍາຍໄດ້ຂອງທາດເລັ່ງລັດອັນດຽວແມ່ນເປັນສິ່ງທ້າທາຍ.ໂດຍໄດ້ຮັບແຮງບັນດານໃຈຈາກຂັ້ນຕອນການສາກໄຟ galvanostatic charging-discharging (GCD) ສໍາລັບແບດເຕີລີ່, ກຸ່ມຂອງພວກເຮົາໄດ້ພັດທະນາວິທີການວົງຈອນ ion ໂລຫະ (ຮູບ 6D) ເພື່ອເລືອກ expose crystal facet ຂອງ catalyst Cu (42).ຫຼັງຈາກ 100 GCD ຮອບວຽນ, a rray Cu nanocube ຫນາແຫນ້ນໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນ foil Cu ກັບ exposed (100) facets (ຮູບ 6, E ຫາ G).ຕົວເລັ່ງ 100 ວົງຈອນໄດ້ນໍາສະເຫນີ C2+ ເຫຼົ້າ FE ໂດຍລວມຂອງຫຼາຍກ່ວາ 30% ແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ C2+ ເຫຼົ້າໃນປະຈຸບັນຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຫຼາຍກ່ວາ 20 mA cm−2.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, Cu 10 ວົງຈອນທີ່ມີອັດຕາສ່ວນຕ່ໍາຂອງ facet (100) ພຽງແຕ່ສະເຫນີ C2+ ເຫຼົ້າ FE ຂອງ ~ 10%.ການຈໍາລອງ DFT ຢືນຢັນວ່າ Cu(100) ແລະ stepped (211) facets ແມ່ນເອື້ອອໍານວຍຫຼາຍສໍາລັບການ coupling C─C ໃນໄລຍະ Cu(111), ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 6H.ຕົວກະຕຸ້ນແບບຈໍາລອງ, ຟິມ epitaxial Cu ທີ່ມີໃບຫນ້າທີ່ແຕກອອກທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອກໍານົດ motifs ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວໄປສູ່ການຜະລິດອົກຊີເຈນ C2+ (ຮູບ 6I) (97).ເນື່ອງຈາກວ່າມັນເປັນໄປໄດ້ຫນ້ອຍທາງສະຖິຕິສໍາລັບ CO* dimer ທີ່ຢູ່ຕິດກັບປະລໍາມະນູ H* ຢູ່ໃນຫນ້າດິນທີ່ມີປະເທດເພື່ອນບ້ານຫນ້ອຍ, ສະຖານທີ່ Cu ທີ່ປະສານງານຕ່ໍາສາມາດສະກັດກັ້ນການສ້າງຕັ້ງຂອງ hydrocarbons ແລະນໍາໄປສູ່ການປັບປຸງ C2+ oxygenate FE ເນື່ອງຈາກວ່າມັນມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກຫຼາຍທີ່ຈະ hydrogenate. C─C ສົມທົບຕົວກາງ ECR ຢູ່ດ້ານຂອງມັນ (97).ໃນ​ການ​ສຶກ​ສາ​ຮູບ​ເງົາ epitaxial Cu, ຜູ້​ຂຽນ​ໄດ້​ຢັ້ງ​ຢືນ​ວ່າ ECR ກ່ຽວ​ກັບ Cu(751) facet ສະ​ແດງ​ໃຫ້​ເຫັນ​ການ​ປັບ​ປຸງ​ອັດ​ຕາ​ສ່ວນ oxygenate / hydrocarbon.ການປັບປຸງນີ້ອາດຈະຖືກຍົກໃຫ້ເຫັນເປັນເລຂາຄະນິດປະລໍາມະນູຂອງ Cu ດ້ານຂອງ Cu facets ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ ແລະຕົວເລກປະສານງານສະເລ່ຍຕ່ໍາທີ່ສອດຄ້ອງກັນ (ຮູບ 6J), ບ່ອນທີ່ Cu atom ປະສານງານ, ຕາມລໍາດັບ, ກັບສອງ, ສີ່, ແລະຫົກປະເທດເພື່ອນບ້ານໃກ້ທີ່ສຸດ Cu (751), Cu(100), ແລະ Cu(111) facets.ໃນສະຖານທີ່ morphology reconstruction ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອປັບປຸງ C2 + oxygenate FE.ຕົວເລັ່ງລັດ Cube ຄ້າຍຄື Cube ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວໄດ້ຖືກພັດທະນາໂດຍ Yang ແລະຜູ້ຮ່ວມງານ (98), ເຊິ່ງສະແດງໃຫ້ເຫັນປະສິດທິພາບການເຊື່ອມ C─C ປັບປຸງ.ໃນລາຍລະອຽດ, monodisperse Cu NPs (6.7 nm) ກັບການໂຫຼດທີ່ແຕກຕ່າງກັນໄດ້ຖືກຝາກໄວ້ໃນການສະຫນັບສະຫນູນເຈ້ຍກາກບອນເປັນຕົວກະຕຸ້ນສໍາລັບ ECR.ແນ່ນອນ, ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງ FE ຂອງ C2 + ອົກຊີເຈນໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນດ້ວຍການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງການໂຫຼດ Cu NP.ມັນໄດ້ຖືກສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ Cu NPs ຫຸ້ມຫໍ່ຢ່າງຫນາແຫນ້ນພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂການໂຫຼດສູງໄດ້ດໍາເນີນຢູ່ໃນການຫັນປ່ຽນທາງສະນີຍະພາບຂອງສະຖານທີ່ໃນລະຫວ່າງ ECR, ເຊິ່ງສຸດທ້າຍ morphologies ຄ້າຍຄື cube ໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ (ຮູບ 6K).ໂຄງ​ປະ​ກອບ​ການ​ສ້າງ​ຕັ້ງ​ຂຶ້ນ​ໃຫມ່​ນີ້​ໄດ້​ຖືກ​ພົບ​ເຫັນ​ວ່າ​ມີ​ການ​ເຄື່ອນ​ໄຫວ electrocatalyt ຫຼາຍ​.ການວິເຄາະ Tafel ແນະນໍາວ່າ CO dimerization ແມ່ນຂັ້ນຕອນທີ່ກໍານົດອັດຕາສໍາລັບການສ້າງຜະລິດຕະພັນ C2, ໃນຂະນະທີ່ n-propanol ສະແດງໃຫ້ເຫັນເສັ້ນທາງທີ່ບໍ່ຊ້ໍາກັນໃນລະບົບ catalytic ນີ້.ທອງແດງ Nanodendritic ແມ່ນອີກຕົວຢ່າງຫນຶ່ງທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມສໍາຄັນຂອງການຄວບຄຸມ morphology ສໍາລັບການຜະລິດ C2+ oxygenate (99).ໂດຍຫຍໍ້, FE ທັງໝົດຂອງ nanodendrite ທອງແດງທີ່ກຳນົດໄວ້ໄດ້ດີ (ຮູບ 6L) ສໍາລັບເຫຼົ້າ C2+ ແມ່ນປະມານ 25% ທີ່ −1.0 V ທຽບກັບ RHE.ປະທັບໃຈ n-propanol FE ຂອງ 13% ສາມາດບັນລຸ −0.9 V. ພິຈາລະນາກິດຈະກໍາສູງຂອງປະລໍາມະນູ Cu, catalysts ທອງແດງສະເຫມີທົນທຸກຈາກການເຊື່ອມໂຊມຂອງໂຄງສ້າງໃນໄລຍະ ECR, ໂດຍສະເພາະໃນ overpotential ສູງ, ເຊິ່ງ, ໃນທາງກັບກັນ, ນໍາໄປສູ່ການທຸກຍາກ. ສະຖຽນລະພາບ.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ທອງແດງ nanodendritic ດັ່ງກ່າວສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມຫມັ້ນຄົງທີ່ດີສໍາລັບການຜະລິດເຫຼົ້າ, ສະແດງໃຫ້ເຫັນ FE ຂອງເຫຼົ້າຂອງ ~ 24% ໃນໄລຍະ 6 ຊົ່ວໂມງ.

ຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງ electrocatalysts, ເຊັ່ນ: atom vacancies ແລະ dopants, ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງ adsorbing ECR intermediates unconventional ແລະ, ດັ່ງນັ້ນ, ການເລືອກເຟັ້ນປັບປຸງເສັ້ນທາງທີ່ສອດຄ້ອງກັນໄປສູ່ oxygenates (29, 43, 100).ການເອົາ *C2H3O ເປັນຕົວຢ່າງ, ເຊິ່ງເປັນຕົວກາງທີ່ມີທ່າແຮງທີ່ສຸດສໍາລັບການຜະລິດເອທີລີນແລະເອທານອນ, Sargent ແລະຜູ້ຮ່ວມງານ (43) ໄດ້ສຶກສາບົດບາດຂອງຂໍ້ບົກພ່ອງໃນ core-shell Cu electrocatalyst ໃນລາຍລະອຽດ.ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນທາງທິດສະດີວ່າອຸປະສັກພະລັງງານຕິກິຣິຍາສໍາລັບການສ້າງເອທີລີນແລະເອທານອນແມ່ນຄ້າຍຄືກັນໃນຂັ້ນຕອນຂອງການ coupling C─C ຕົ້ນ (0.5-V overpotential) (ຮູບ 7A).ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂດັ່ງກ່າວ, ການແນະນໍາການຫວ່າງເປົ່າທອງແດງຈະເພີ່ມອຸປະສັກພະລັງງານສໍາລັບການສ້າງຕັ້ງເອທີລີນເລັກນ້ອຍ, ແຕ່ມັນບໍ່ມີອິດທິພົນຕໍ່ການຜະລິດເອທານອນ (ຮູບ 7B).ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 7C, ຕົວເລັ່ງທອງແດງທີ່ມີຊ່ອງຫວ່າງແລະຊູນຟູຣິກ dopant ໃຕ້ດິນສາມາດເພີ່ມອຸປະສັກພະລັງງານສໍາລັບເສັ້ນທາງເອທິລີນ, ເຮັດໃຫ້ມັນບໍ່ເອື້ອອໍານວຍຈາກ thermodynamically.ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການປ່ຽນແປງດັ່ງກ່າວໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຜົນກະທົບທີ່ບໍ່ດີຕໍ່ເສັ້ນທາງເອທານອນ.ປະກົດການນີ້ໄດ້ຖືກພິສູດໃນການທົດລອງຕື່ມອີກ.ແກນ-ແກະໂຄງສ້າງ Cu2S-Cu ທີ່ມີພື້ນທີ່ຫວ່າງທີ່ອຸດົມສົມບູນ (Cu2S-Cu-V; ຮູບ 7D) ໄດ້ຖືກສັງເຄາະ.ອັດຕາສ່ວນຂອງເຫຼົ້າກັບເອທິລີນເພີ່ມຂຶ້ນຈາກ 0.18 ໃນ Cu NPs ເປົ່າເປັນ 0.34 ໃນ Cu2S-Cu ທີ່ບໍ່ມີຫວ່າງເປົ່າແລະຫຼັງຈາກນັ້ນເປັນ 1.21 ໃນ ​​Cu2S-Cu-V, ເຖິງແມ່ນວ່າ FE ທັງຫມົດຂອງຜະລິດຕະພັນ C2+ ສໍາລັບ catalysts ທັງຫມົດຍັງຄົງຄ້າຍຄືກັນ (ຮູບ 7E). .ການສັງເກດການນີ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າການສົ່ງເສີມການເລືອກເຫຼົ້າແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບການສະກັດກັ້ນການຜະລິດເອທີລີນ, ສອດຄ່ອງກັບຜົນຂອງ DFT.ນອກຈາກນັ້ນ, ວິສະວະກໍາຂໍ້ບົກພ່ອງມີບົດບາດສໍາຄັນກວ່າສໍາລັບຕົວກະຕຸ້ນຄາບອນທີ່ບໍ່ມີໂລຫະເນື່ອງຈາກວັດສະດຸຄາບອນບໍລິສຸດແມ່ນບໍ່ເຮັດວຽກສໍາລັບ ECR.Dopants ເຊັ່ນໄນໂຕຣເຈນແລະ boron ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອປ່ຽນແປງໂຄງສ້າງເອເລັກໂຕຣນິກຂອງ catalyst ກາກບອນ (31, 43, 100).ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ຟິມ nanodiamond ໄນໂຕຣເຈນ doped (NDD) ໃນ substrate ຊິລິຄອນໄດ້ຖືກ devolved ໂດຍ Quan et al.(29) ສໍາລັບການຜະລິດ acetate ຄັດເລືອກຈາກ ECR (ຮູບ 7F).ທ່າແຮງເລີ່ມຕົ້ນຂອງ acetate ແມ່ນຕໍ່າເຖິງ −0.36 V ທຽບກັບ RHE ໂດຍໃຊ້ NDD catalyst, ແລະ FE ສໍາລັບ acetate ແມ່ນຫຼາຍກວ່າ 75% ໃນລະດັບທີ່ມີທ່າແຮງຈາກ −0.8 ຫາ −1.0 V ທຽບກັບ RHE.ເພື່ອເຂົ້າໃຈຕົ້ນກໍາເນີດຂອງການປັບປຸງທີ່ຫນ້າປະທັບໃຈດັ່ງກ່າວ, ເອເລັກໂຕຣນິກ NDD/Si ​​ທີ່ມີເນື້ອໃນໄນໂຕຣເຈນທີ່ແຕກຕ່າງກັນຫຼືຊະນິດໄນໂຕຣເຈນໄດ້ຖືກກະກຽມແລະສືບສວນ (ຮູບ 7G).ຜູ້ຂຽນໄດ້ສະຫຼຸບວ່າການປະຕິບັດທີ່ເຫນືອກວ່າຂອງ NDD / Si catalyst ສໍາລັບ ECR ສາມາດໄດ້ຮັບການສະແດງເຖິງຄວາມສາມາດສູງຂອງມັນສໍາລັບການວິວັດທະນາການ hydrogen ແລະ N doping, ບ່ອນທີ່ຊະນິດ N-sp3C ມີການເຄື່ອນໄຫວສູງສໍາລັບການຜະລິດ acetate.ຂໍ້ມູນ Electrokinetic ແລະ infrared spectrum ໃນສະຖານທີ່ເປີດເຜີຍວ່າເສັ້ນທາງຕົ້ນຕໍສໍາລັບການສ້າງຕັ້ງ acetate ອາດຈະເປັນ CO2 → * CO2− → * (COO)2 → CH3COO−.ນອກເໜືອໄປຈາກໄນໂຕຣເຈນ, ໂບຣອນແມ່ນອີກໜຶ່ງ heteroatom ທີ່ຖືກສຳຫຼວດໄດ້ດີເພື່ອຄວບຄຸມໂຄງສ້າງເອເລັກໂຕຣນິກຂອງ nanodiamond.ແນວໃດກໍ່ຕາມ, boron-doped nanodiamond (BDD) ດີກວ່າການຫຼຸດຜ່ອນ CO2 ເປັນ formaldehyde ຫຼື formate (101).ນອກຈາກນັ້ນ, Quan ແລະຜູ້ຮ່ວມງານ (102) ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ boron ແລະໄນໂຕຣເຈນ co-doped nanodiamond (BND) ສະແດງໃຫ້ເຫັນຜົນກະທົບທີ່ປະສົມປະສານກັບ ECR, ເຊິ່ງສາມາດເອົາຊະນະຂໍ້ຈໍາກັດຂອງ BDD ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນເລືອກການຜະລິດເອທານອນ.BND1, BND2, ແລະ BND3 catalysts ທີ່ມີເນື້ອໃນໄນໂຕຣເຈນທີ່ແຕກຕ່າງກັນແລະລະດັບ doping boron ທີ່ຄ້າຍຄືກັນ.ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 7H, ການຄັດເລືອກສູງສຸດຂອງເອທານອນສາມາດບັນລຸໄດ້ເຖິງ 93% ໃນຕົວເລັ່ງ BND3 ທີ່ −1.0 V ທຽບກັບ RHE, ເຊິ່ງມີທາດໄນໂຕຣເຈນທີ່ doping ສູງສຸດ.ການຄິດໄລ່ທາງທິດສະດີໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຂະບວນການເຊື່ອມຂອງ C─C ໃນ BND ແມ່ນເອື້ອອໍານວຍທາງ thermodynamic, ບ່ອນທີ່ອະຕອມ boron ສົ່ງເສີມການຈັບຂອງ CO2 ແລະໄນໂຕຣເຈນ dopant ອໍານວຍຄວາມສະດວກໃຫ້ hydrogenation ຂອງລະດັບປານກາງໄປສູ່ເອທານອນ.ເຖິງແມ່ນວ່າ nanodiamond heteroatom-doped ສາມາດປ່ຽນ CO2 ເຂົ້າໄປໃນ multicarbon ອົກຊີເຈນທີ່ມີການຄັດເລືອກສູງ, ກິດຈະກໍາ ECR ຂອງມັນໄດ້ຖືກຈໍາກັດຫຼາຍເນື່ອງຈາກຂະບວນການຖ່າຍທອດຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຊ້າ (ຄວາມຫນາແຫນ້ນໃນປະຈຸບັນແມ່ນຫນ້ອຍກວ່າ 2 mA cm−2).ວັດສະດຸທີ່ໃຊ້ Graphene ອາດຈະເປັນການແກ້ໄຂທີ່ມີທ່າແຮງທີ່ຈະເອົາຊະນະຂໍ້ບົກຜ່ອງຂອງ catalysts ທີ່ອີງໃສ່ເພັດ.ໃນທາງທິດສະດີ, ສະຖານທີ່ pyridinic N ຂອບໃນຊັ້ນ graphene ໄດ້ຖືກປະຕິບັດເປັນສະຖານທີ່ເຄື່ອນໄຫວສໍາລັບ C─C coupling (103).ນີ້ແມ່ນເນື່ອງມາຈາກຄວາມຈິງທີ່ວ່າການປະກົດຕົວຂອງ pyridinic N ຢູ່ໃນຈຸດແຂບສາມາດປ່ຽນ CO2 ເຂົ້າໄປໃນ CO, ເຊິ່ງສາມາດປະສົມປະສານເຂົ້າໄປໃນໂມເລກຸນ C2+ (ຮູບ 7I).ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ລະດັບປານກາງ C2O2 ສາມາດສະຖຽນລະພາບໃນຄາບອນທີ່ມີໄນໂຕຣເຈນທີ່ doped ໃນສອງປະລໍາມະນູ C ຖືກຜູກມັດກັບ pyridinic N ແລະອະຕອມ C ທີ່ຢູ່ຕິດກັນ, ຕາມລໍາດັບ (103).ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ການຄາດຄະເນທາງທິດສະດີໄດ້ຖືກກວດສອບໂດຍໃຊ້ຕົວເລັ່ງທາດໄນໂຕຣເຈນທີ່ doped graphene quantum dot (NGQD) (31).ຫຼັງຈາກການຂຸດຂີ້ເຫຍື້ອຂອງແຜ່ນ graphene ທີ່ doped ໄນໂຕຣເຈນ (1 ຫາ 3 μm) (ຮູບ 7J), 1- ຫາ 3-nm NGQDs ໄດ້ຮັບ, ເຊິ່ງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ pyridinic N ໃນສະຖານທີ່ຂອບແມ່ນເພີ່ມຂຶ້ນສາມຄໍາສັ່ງຂອງຂະຫນາດ.ທີ່ −0.78 V ທຽບກັບ RHE, ສູງສຸດ FE ສໍາລັບ C2+ ອົກຊີເຈນທີ່ສາມາດບັນລຸໄດ້ເຖິງ 26%.ນອກຈາກນັ້ນ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 7K, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງປະຈຸບັນບາງສ່ວນສໍາລັບ C2+ ອົກຊີເຈນແມ່ນຢູ່ໃກ້ກັບ 40 mA cm−2 ທີ່ −0.86 V ທຽບກັບ RHE, ເຊິ່ງສູງກວ່າຫຼາຍຂອງ nanodiamond ທີ່ຖືກດັດແປງ.ໃນການປຽບທຽບ, N-free graphene quantum dots ແລະ N-doped graphene oxide, ເຊິ່ງສະແດງໃຫ້ເຫັນຂອບລຸ່ມຫຼາຍ site pyridinic N, ຕົ້ນຕໍແມ່ນໃຫ້ຜົນຜະລິດ H2, CO, ແລະຮູບແບບ.

(A ຫາ C) Gibbs ພະລັງງານຟຣີຈາກ *C2H3O ກັບເອທິລີນແລະເອທານອນສໍາລັບທອງແດງ, ທອງແດງທີ່ມີຊ່ອງຫວ່າງ, ແລະທອງແດງທີ່ມີຊ່ອງຫວ່າງທອງແດງແລະຊູນຟູຣິກ subsurface.(D) ຮູບແຕ້ມແບບແຜນຂອງຕົວເລັ່ງ Cu2S-Cu-V.(E) FE ຂອງເຫຼົ້າ C2+ ແລະເອທີລີນ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບອັດຕາສ່ວນ FE ຂອງເຫຼົ້າກັບ alkenes.(A) ເຖິງ (E) ຖືກຜະລິດຄືນໃຫມ່ໂດຍໄດ້ຮັບການອະນຸຍາດຈາກກຸ່ມພິມເຜີຍແຜ່ທໍາມະຊາດ (43).(F) ຮູບພາບ SEM ຂອງ NDD.(G) ອັດຕາການຜະລິດຂອງ acetate ແລະຮູບແບບໃນ NDD ທີ່ມີເນື້ອໃນໄນໂຕຣເຈນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.ຢູ່ທີ່ %, ປະລໍາມະນູ %.(F) ແລະ (G) ຖືກຜະລິດຄືນໂດຍໄດ້ຮັບການອະນຸຍາດຈາກສະມາຄົມເຄມີຂອງອາເມລິກາ (29).(H) FEs ສໍາລັບ NDD, BDD, ແລະ BNDs ທີ່ −1.0 V. ຜະລິດຄືນໃໝ່ດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກ John Wiley and Sons (102).(I) ຮູບແຕ້ມແບບແຜນຂອງສະຖານທີ່ເຄື່ອນໄຫວສຳລັບການເຊື່ອມ C─C ໃນ NGQDs.(I) ຖືກຜະລິດຄືນໃໝ່ໂດຍໄດ້ຮັບການອະນຸຍາດຈາກສະມາຄົມເຄມີຂອງອາເມລິກາ (103).(J) ຮູບພາບ TEM ຂອງ NGQDs.ແຖບຂະຫນາດ, 1 nm.(K) ຄວາມຫນາແຫນ້ນໃນປະຈຸບັນບາງສ່ວນສໍາລັບຜະລິດຕະພັນຕ່າງໆໂດຍໃຊ້ NGQDs.(J) ແລະ (K) ຖືກຜະລິດຄືນໃຫມ່ໂດຍໄດ້ຮັບການອະນຸຍາດຈາກກຸ່ມພິມເຜີຍແຜ່ທໍາມະຊາດ (31).

ນອກເຫນືອຈາກ electrocatalysts, electrode ແລະການອອກແບບເຄື່ອງປະຕິກອນ catalytic ນໍາສະເຫນີເສັ້ນທາງທີ່ມີປະສິດທິພາບອີກອັນຫນຶ່ງເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບ ECR, ໂດຍສະເພາະສໍາລັບອັດຕາການຜະລິດແລະປະສິດທິພາບພະລັງງານ.ການປັບປຸງທີ່ສໍາຄັນໄດ້ຖືກສ້າງຂື້ນໃນການອອກແບບແລະການຜະລິດລະບົບໄຟຟ້າໃຫມ່ເພື່ອບັນລຸການຜະລິດ C2+ ທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ.ໃນພາກນີ້, ພວກເຮົາຈະປຶກສາຫາລືກ່ຽວກັບການອອກແບບ electrode / reactor ECR ໃນລາຍລະອຽດ.

ຈຸລັງປະເພດ H ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການທົດສອບຂະຫນາດຫ້ອງທົດລອງ, ພິຈາລະນາການປະກອບທີ່ສະດວກສະບາຍ, ການດໍາເນີນງານງ່າຍ, ແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາ.ຈຸລັງໄດ້ຖືກຕິດຕັ້ງດ້ວຍ cathode ເອກະລາດແລະຫ້ອງ anode ທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ໂດຍເຍື່ອແລກປ່ຽນ ion (104, 105).ຂໍ້ເສຍຫຼັກຂອງເຊັລປະເພດ H ນີ້ແມ່ນການລະລາຍຂອງ CO2 ຕໍ່າໃນເອເລັກໂຕຼນິກໃນນໍ້າ, ເຊິ່ງມີພຽງແຕ່ 0.034 M ພາຍໃຕ້ສະພາບແວດລ້ອມລ້ອມຮອບ, ເຮັດໃຫ້ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງປະຈຸບັນຫຼຸດລົງ CO2 ຈໍາກັດຂອງ j < 100 mA cm−2 (64).ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ຂໍ້ບົກຜ່ອງພາຍໃນອື່ນໆ, ລວມທັງພື້ນທີ່ດ້ານ electrode ຈໍາກັດແລະໄລຍະຫ່າງ interelectrode ຂະຫນາດໃຫຍ່, ໄດ້ບໍ່ຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການການຄົ້ນຄວ້າທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ (105, 106).ສໍາລັບການຜະລິດຜະລິດຕະພັນ C2+, ຈຸລັງປະເພດ H ມັກຈະສະແດງໃຫ້ເຫັນການຄັດເລືອກຕ່ໍາພາຍໃຕ້ທ່າແຮງສູງ, ຕົວຢ່າງ: 32% ສໍາລັບເອທີລີນທີ່ −0.98 V ທຽບກັບ RHE (107), 13.1% ສໍາລັບ n-propanol ທີ່ −0.9 V ທຽບກັບ RHE (99), ແລະ 20.4% ສໍາລັບເອທານອນທີ່ −0.46 V ທຽບກັບ RHE (108), ເນື່ອງຈາກການວິວັດທະນາການຂອງໄຮໂດເຈນທີ່ແຂ່ງຂັນກັນຢ່າງຮຸນແຮງ.

ເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫາຂ້າງເທິງ, ເຄື່ອງປະຕິກອນການໄຫຼໄດ້ຖືກສະເຫນີ (15, 109).ໃນຈຸລັງການໄຫຼ, ກະແສ CO2 gaseous ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ໂດຍກົງເປັນອາຫານທີ່ cathode, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເຮັດໃຫ້ການແຜ່ກະຈາຍມະຫາຊົນແລະອັດຕາການຜະລິດປັບປຸງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ (104, 110).ຮູບ 8A ສະແດງໃຫ້ເຫັນສະຖາປັດຕະຍະກໍາປົກກະຕິຂອງເຊນໄຫຼ, ບ່ອນທີ່ມີເຍື່ອ electrolyte polymer (PEM) ເປັນຕົວແຍກ electrode ທີ່ sandwiched ລະຫວ່າງສອງຊ່ອງທາງການໄຫຼ.catalyst ແມ່ນ immobilized ໃສ່ electrode ກະຈາຍອາຍແກັສ (GDE) ເພື່ອຮັບໃຊ້ເປັນ electrode cathode, ໃນທີ່ gaseous CO2 ໄດ້ຖືກປ້ອນໂດຍກົງ.catholyte, ເຊັ່ນ 0.5 M KHCO3, ແມ່ນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ flowed ພາຍໃນຊັ້ນບາງໆລະຫວ່າງ electrode catalyst ແລະ PEM.ນອກຈາກນັ້ນ, ດ້ານ anode ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນໄຫຼວຽນດ້ວຍ electrolyte aqueous ສໍາລັບປະຕິກິລິຍາຂອງອົກຊີເຈນທີ່ evolution (43, 110).ເມື່ອປຽບທຽບກັບຈຸລັງປະເພດ H, ຈຸລັງໄຫຼຂອງເຍື່ອເຫຼົ່ານີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນປະສິດທິພາບ ECR ດີກວ່າຫຼາຍ.ຕົວຢ່າງ, Sargent ແລະຜູ້ຮ່ວມງານ (43) ໄດ້ປະເມີນການປະຕິບັດ ECR ຂອງຕົວເລັ່ງ Cu2S-Cu-V ໃນທັງເຊນປະເພດ H ແລະເຊນໄຫຼ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 8 (B ຫາ E).ການນໍາໃຊ້ຈຸລັງ H-type, FE ສູງສຸດສໍາລັບຜະລິດຕະພັນ C2+ ແມ່ນ 41% ທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນໃນປະຈຸບັນທັງຫມົດຂອງ ~ 30 mA cm−2 ພາຍໃຕ້ −0.95 V ທຽບກັບ RHE.ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, FE ສໍາລັບຜະລິດຕະພັນ C2+ ເພີ່ມຂຶ້ນເຖິງ 53% ທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງປະຈຸບັນທັງຫມົດເກີນ 400 mA cm−2 ພາຍໃຕ້ −0.92 V ທຽບກັບ RHE ໃນລະບົບການໄຫຼ.ການປັບປຸງປະສິດທິພາບທີ່ສໍາຄັນດັ່ງກ່າວໂດຍນໍາໃຊ້ເຄື່ອງປະຕິກອນການໄຫຼເຂົ້າສາມາດໄດ້ຮັບການປັບປຸງການແຜ່ກະຈາຍຂອງ CO2 ແລະການສະກັດກັ້ນປະຕິກິລິຍາຂ້າງຄຽງ, ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນມາຈາກສະຖາປັດຕະຍະກໍາ triple-interface gas-electrolyte-catalyst ທ້ອງຖິ່ນ.

(A) ແຜນວາດຂອງ electrolyzer ໄຫຼກັບ schematic ຊູມໃນການໂຕ້ຕອບຂອງ electrode-electrolyte.(A) ມີການແຜ່ພັນດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກ John Wiley and Sons (30).(B ຫາ E) ການປຽບທຽບການປະຕິບັດ ECR ໂດຍໃຊ້ເຊນປະເພດ H ແລະເຊລໄຫຼ.(B) ເຖິງ (E) ຖືກຜະລິດຄືນໃຫມ່ໂດຍໄດ້ຮັບການອະນຸຍາດຈາກກຸ່ມພິມເຜີຍແຜ່ທໍາມະຊາດ (43).(F ຫາ H) electrolytes ທີ່ແຕກຕ່າງກັນທີ່ໃຊ້ໃນຈຸລັງໄຫຼທຽບກັບການປະຕິບັດ ECR.(F) ຫາ (H) ຖືກຜະລິດຄືນໃຫມ່ດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກ John Wiley ແລະ Sons (30).(I ຫາ K) ໂຄງສ້າງແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງການປະຕິບັດຂອງ electrode ກະຈາຍອາຍແກັສໂພລີເມີ.(I) ເຖິງ (K) ຖືກຜະລິດຄືນດ້ວຍການອະນຸຍາດຈາກ AAAS (33).

ຈຸລັງຊ່ອງຫວ່າງສູນແມ່ນອີກຊັ້ນທີ່ພົ້ນເດັ່ນຂື້ນຂອງ electrolyzers, ເຊິ່ງເອົາຊ່ອງທາງໄຫຼໃນຈຸລັງການໄຫຼອອກຕື່ມອີກແລະກົດສອງ electrodes ຮ່ວມກັບເຍື່ອແລກປ່ຽນ ion-exchange ໃນລະຫວ່າງ.ການຕັ້ງຄ່ານີ້ສາມາດຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນການໂອນມະຫາຊົນແລະການຕໍ່ຕ້ານການຖ່າຍທອດເອເລັກໂຕຣນິກແລະດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງປັບປຸງປະສິດທິພາບພະລັງງານ, ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນໄປໄດ້ຫຼາຍໃນການປະຕິບັດ (110).ທາດປະຕິກອນທີ່ປ້ອນໃສ່ cathode ສາມາດເປັນຄາໂທລິດທີ່ອີ່ມຕົວດ້ວຍ CO2 ຫຼືກະແສ CO2 ທີ່ຊຸ່ມຊື່ນ.ອາຍນ້ຳ ຫຼື ທາດອິເລັກໂທຼນິກໃນນ້ຳແມ່ນບັງຄັບໃຫ້ປ້ອນເຂົ້າໃສ່ anode ສຳລັບການປ່ອຍໂປຣຕອນເພື່ອຊົດເຊີຍຄ່າບໍລິການສຳລັບຊະນິດການຫຼຸດ CO2 (111).Gutiérrez-Guerra et al.(109) ໄດ້ປະເມີນປະສິດທິພາບຂອງ catalyst ປະສົມ Cu-AC ໃນຊ່ອງຫວ່າງສູນແລະລາຍງານວ່າ acetaldehyde ເປັນຜະລິດຕະພັນຕົ້ນຕໍທີ່ມີການຄັດເລືອກສູງຂອງ 60%.ໃນຖານະເປັນປະໂຫຍດອີກອັນຫນຶ່ງຂອງອຸປະກອນນີ້, ມັນງ່າຍຫຼາຍທີ່ຈະກົດດັນການໄຫຼຂອງ reactant ແລະຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເພີ່ມຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ CO2 ທ້ອງຖິ່ນ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເຮັດໃຫ້ຄວາມຫນາແຫນ້ນໃນປະຈຸບັນຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະອັດຕາການຕິກິຣິຍາສູງ (110).ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ອັດຕາແລກປ່ຽນ ion ເລັ່ງໃນຈຸລັງຊ່ອງຫວ່າງສູນມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະ acidify catholyte, ປ່ຽນຕິກິຣິຍາໄປສູ່ວິວັດທະນາ H2 ແທນທີ່ຈະເປັນການຫຼຸດຜ່ອນ CO2 (112).ເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫານີ້, Zhou ແລະເພື່ອນຮ່ວມງານ (112, 113) ໄດ້ໃສ່ຊັ້ນ buffer ທີ່ມີ electrolyte aqueous ໄຫຼວຽນລະຫວ່າງ cathode ແລະ membrane ເພື່ອຮັກສາ pH ທີ່ເຫມາະສົມຢູ່ໃກ້ກັບ cathode ສໍາລັບປະຕິກິລິຍາການຫຼຸດຜ່ອນ CO2.ເຖິງແມ່ນວ່າຜະລິດຕະພັນ C2+ ຕ່າງໆໄດ້ຖືກກວດພົບບົນພື້ນຖານຂອງຈຸລັງຊ່ອງຫວ່າງສູນ, ລວມທັງ acetone, ethanol, ແລະ n-propanol, FEs ຍັງຂ້ອນຂ້າງຕໍ່າ.ການສຶກສາລາຍງານສ່ວນໃຫຍ່ສະເຫມີເນັ້ນໃສ່ຜະລິດຕະພັນ C1 ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຈໍານວນການຖ່າຍທອດ proton ແລະເອເລັກໂຕຣນິກຫນ້ອຍລົງໃນລະຫວ່າງການປະຕິກິລິຍາການຫຼຸດຜ່ອນ.ດັ່ງນັ້ນ, ຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງຊ່ອງຫວ່າງສູນສໍາລັບຜະລິດຕະພັນ C2+ ແມ່ນຍັງຢູ່ພາຍໃຕ້ການໂຕ້ວາທີ (110).

ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ຈຸລັງ electrolytic microfluidic (MECs) ແມ່ນປະເພດຂອງການກໍາຫນົດຄ່າ electrolyzer ທີ່ຫນ້າສົນໃຈສູງທີ່ພັດທະນາໂດຍ Kenis ແລະເພື່ອນຮ່ວມງານ (39, 114).ໃນອຸປະກອນນີ້, ເຍື່ອຖືກແທນທີ່ດ້ວຍພື້ນທີ່ບາງໆ (ຄວາມຫນາ <1 ມມ) ເຕັມໄປດ້ວຍນ້ໍາ electrolyte ໄຫຼເພື່ອແຍກ anode ແລະ cathode.ໂມເລກຸນ CO2 ສາມາດແຜ່ລາມເຂົ້າໄປໃນສ່ວນຕິດຕໍ່ຂອງ electrode-electrolyte ໃກ້ກັບ cathode, ແລະ GDE ຄົງທີ່ສອງແມ່ນ flushed ໂດຍ flowing electrolyte.ເມື່ອປຽບທຽບກັບຈຸລັງການໄຫຼຂອງເຍື່ອ, MECs ບໍ່ພຽງແຕ່ຫລີກລ້ຽງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງເຍື່ອທີ່ສູງເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງຫຼຸດຜ່ອນການຄຸ້ມຄອງນ້ໍາ, ເຊິ່ງຫມາຍເຖິງການແຫ້ງແລ້ງຂອງ anode ແລະນ້ໍາຖ້ວມ cathode ເມື່ອດໍາເນີນການກັບຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງປະຈຸບັນສູງຍ້ອນການດຶງ osmotic ຂອງໂມເລກຸນນ້ໍາພ້ອມກັບ. ການຂົນສົ່ງ proton ຈາກ anode ກັບ cathode ໃນທົ່ວເຍື່ອ (115).ເທົ່າທີ່ພວກເຮົາຮູ້, ເຖິງວ່າຈະມີຄວາມດີແລະຜົນສໍາເລັດທີ່ສັງເກດເຫັນ, ການສຶກສາຈໍານວນຫນ້ອຍຫນຶ່ງໄດ້ບັນລຸຜະລິດຕະພັນ C2+ ໃນ MECs ຕົ້ນສະບັບ.ນີ້ອາດຈະເປັນຍ້ອນຜົນກະທົບ "ລອຍ" ທີ່ protons ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນ anode ໄດ້ຖືກ drained ໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍຈາກບໍລິເວນອ້ອມຮອບ cathode ຫຼືຖືກລ້າງອອກໂດຍ electrolyte ໄຫຼ, ແທນທີ່ຈະເຂົ້າຮ່ວມໃນປະຕິກິລິຍາການສ້າງຕັ້ງ proton ຫຼາຍທີ່ຕ້ອງການ C2+.ການຄາດເດົາສາມາດຢືນຢັນໄດ້ໂດຍຕົວຢ່າງຕໍ່ໄປນີ້.ໃນປີ 2016, Kenis ແລະຜູ້ຮ່ວມງານ (31) ລາຍງານການຫຼຸດຜ່ອນຜົນສໍາເລັດຂອງຜະລິດຕະພັນ CO2 ກັບ C2+ ໃນ MEC ທີ່ມີການດັດແກ້ແລະເຍື່ອຫຸ້ມເຊນ, ໃນນັ້ນ NGQDs ສາມາດຫຼຸດຜ່ອນໂມເລກຸນ CO2 ກັບ C2+ ດ້ວຍ 55% FE (31% ສໍາລັບເອທີລີນ, 14%). ສໍາລັບເອທານອນ, 6% ສໍາລັບ acetate, ແລະ 4% ສໍາລັບ n-propanol) ທີ່ມີທ່າແຮງນໍາໃຊ້ຂອງ −0.75 V ທຽບກັບ RHE ໃນ 1 M KOH solution.ມັນເປັນສິ່ງສໍາຄັນທີ່ຈະຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າສະພາບແວດລ້ອມ electrolyte ສາມາດມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ການເລືອກຜະລິດຕະພັນເຊັ່ນດຽວກັນ.ຕົວຢ່າງ, Jiao ແລະຜູ້ຮ່ວມງານ (30) ໄດ້ສັງເຄາະສານກະຕຸ້ນ Cu nanoporous ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນໄດ້ທົດສອບປະສິດທິພາບ ECR ຂອງມັນໂດຍໃຊ້ electrolytes ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ (KHCO3, KOH, K2SO4, ແລະ KCl) ໃນ MEC ທີ່ອີງໃສ່ເຍື່ອ.ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ເປີດເຜີຍວ່າການຫຼຸດຜ່ອນ CO2 ໃນ alkaline electrolyte (KOH) ສະແດງໃຫ້ເຫັນການເລືອກເອົາ C2+ ສູງສຸດແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນໃນປະຈຸບັນ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 8 (F ແລະ G).ທີ່ −0.67 V ທຽບກັບ RHE ໃນ 1 M KOH electrolyte, FE ທີ່ໄດ້ຮັບສໍາລັບ C2+ ບັນລຸເຖິງ 62% ທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງປະຈຸບັນບາງສ່ວນຂອງ 653 mA cm−2, ເຊິ່ງແມ່ນໃນບັນດາຄວາມຫນາແຫນ້ນໃນປະຈຸບັນສູງສຸດທີ່ເຄີຍມີລາຍງານໃນການຫຼຸດຜ່ອນ CO2 electrochemical. ຕໍ່ກັບຜະລິດຕະພັນ C2+.Ethylene (38.6%), ເອທານອນ (16.6%), ແລະ n-propanol (4.5%) ແມ່ນຜະລິດຕະພັນ C2+ ຕົ້ນຕໍທີ່ມີຈໍານວນ acetate ຫນ້ອຍ.ພວກເຂົາເຈົ້າຍັງໄດ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າມີຄວາມກ່ຽວຂ້ອງທີ່ເຂັ້ມແຂງລະຫວ່າງ pH ດ້ານການຄິດໄລ່ແລະ FE ສໍາລັບຜະລິດຕະພັນ C2+: ລະດັບ pH ຂອງຫນ້າດິນສູງຂຶ້ນ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງປະຈຸບັນທີ່ສູງຂຶ້ນແລະຜົນຜະລິດຂອງຜະລິດຕະພັນ C2+, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 8H.ການ​ຄິດ​ໄລ່​ທາງ​ທິດ​ສະ​ດີ​ໄດ້​ສະ​ເໜີ​ວ່າ OH- ion ທີ່​ຢູ່​ໃກ້​ໜ້າ​ດິນ​ສາ​ມາດ​ເຮັດ​ໃຫ້​ການ​ເຊື່ອມ​ຕໍ່ C─C ໄດ້​ຢ່າງ​ແຂງ​ແຮງ (31).

ນອກເຫນືອໄປຈາກການຕັ້ງຄ່າ electrolyzer, electrolyte ທີ່ໃຊ້ໃນ electrolyzers ທີ່ແຕກຕ່າງກັນຍັງສາມາດປ່ຽນແປງຜະລິດຕະພັນ ECR ສຸດທ້າຍໄດ້ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.ດັ່ງທີ່ພວກເຮົາໄດ້ກ່າວມາຂ້າງເທິງ, ການແກ້ໄຂ KOH ທີ່ເປັນດ່າງສູງແມ່ນໃຊ້ຢູ່ສະເຫມີໃນຈຸລັງການໄຫຼທີ່ມີການປະຕິບັດທີ່ດີເລີດແທນທີ່ຈະຢູ່ໃນຈຸລັງ H-type.ມັນໄດ້ຖືກອ້າງເຖິງຄວາມຈິງທີ່ວ່າ electrolyte KOH ສາມາດສະຫນອງການນໍາ electrolyte ທີ່ສູງຂຶ້ນ, ຫຼຸດລົງຄວາມຕ້ານທານ ohmic ລະຫວ່າງການເຄືອບ electrolyte ບາງໆໃສ່ catalyst ແລະ electrolyte ຈໍານວນຫລາຍ, ແລະຫຼຸດລົງຕື່ມອີກໃນ overpotentials ທີ່ກໍານົດໄວ້ສໍາລັບການສ້າງຕັ້ງ C2+ (31).ຜົນໄດ້ຮັບຂອງ DFT ຢືນຢັນຕື່ມອີກວ່າການປະກົດຕົວຂອງ OH- ions ສາມາດຫຼຸດລົງອຸປະສັກພະລັງງານສໍາລັບການ dimerization CO, ດັ່ງນັ້ນການຊຸກຍູ້ການສ້າງ C2+ ແລະສະກັດກັ້ນການແຂ່ງຂັນຈາກການສ້າງຕັ້ງ C1 ແລະ H2 (30, 33).ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, KOH ທີ່ເປັນດ່າງບໍ່ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເປັນ electrolyte ໃນຈຸລັງ H-type.ນີ້ແມ່ນຍ້ອນວ່າສາຍນ້ໍາ CO2 ຈະມີປະຕິກິລິຍາຢ່າງໄວວາກັບການແກ້ໄຂ KOH ແລະສຸດທ້າຍສ້າງການແກ້ໄຂ bicarbonate ທີ່ມີ pH ທີ່ເປັນກາງໃນຈຸລັງ H-type (30).ໃນຈຸລັງການໄຫຼ, ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເມື່ອ CO2 ແຜ່ລາມຜ່ານ GDE, ໂມເລກຸນ CO2 ຈະຖືກບໍລິໂພກໃນລະດັບຊາຍແດນສາມເທົ່າ (CO2-catalyst-electrolyte) ເພື່ອສ້າງຜະລິດຕະພັນທີ່ຫຼຸດລົງທັນທີ.ນອກຈາກນັ້ນ, ຄວາມອາດສາມາດ buffering ທີ່ບໍ່ດີຂອງ electrolyte ແມ່ນສາມາດເພີ່ມ pH ປະມານ electrode ຢ່າງໄວວາໃນການຕັ້ງຄ່າ electrolyzer stationary, ໃນຂະນະທີ່ electrolyte ໄຫຼຈະເຮັດໃຫ້ຫນ້າດິນສົດຊື່ນແລະຫຼຸດຜ່ອນການເຫນັງຕີງຂອງ pH ໃນ electrolyte (33, 116).

ດັ່ງທີ່ໄດ້ກ່າວໄວ້ແລ້ວວ່າ ECR ແມ່ນປະຕິກິລິຍາຄວບຄຸມການແຜ່ກະຈາຍ, ຄວາມກົດດັນຂອງປະຕິກິລິຍາສູງຍັງສາມາດເພີ່ມຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ CO2 ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍແລະການໂຕ້ຕອບ.ເຄື່ອງປະຕິກອນຄວາມດັນສູງທົ່ວໄປແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບ autoclave ສະແຕນເລດ, ເຊິ່ງ CO2 ທີ່ມີຄວາມກົດດັນສູງ (ເຖິງ 60 atm) ສາມາດເຂົ້າໄປໃນຫ້ອງ, ເຮັດໃຫ້ການເພີ່ມຂື້ນຢ່າງໂດດເດັ່ນໃນທັງ FE ແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ C2+ (117). , 118).Sakata ແລະຜູ້ຮ່ວມງານ (119) ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງປະຈຸບັນສາມາດຖືກປັບປຸງເປັນ 163 mA cm−2 ພາຍໃຕ້ 30 atm ໃນ electrode Cu ທີ່ມີ ethylene ເປັນຜະລິດຕະພັນທີ່ສໍາຄັນ.catalysts ໂລຫະຈໍານວນຫຼາຍ (e.g., Fe, Co, ແລະ Ni), ບໍ່ມີກິດຈະກໍາສໍາລັບການຜະລິດ C2+ ຢູ່ໃນຄວາມກົດດັນອາກາດລ້ອມຮອບ, ສາມາດຫຼຸດຜ່ອນ CO2 ກັບ ethylene, ethane, propane, ແລະຜະລິດຕະພັນ C2+ ຄໍາສັ່ງສູງອື່ນໆທີ່ຄວາມກົດດັນສູງ.ມັນໄດ້ຖືກສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການເລືອກເອົາຜະລິດຕະພັນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍແມ່ນຂຶ້ນກັບຄວາມກົດດັນຂອງ CO2 ໃນລັກສະນະການປ່ຽນແປງການມີ CO2 ຢູ່ດ້ານ electrode (117, 120).ຜະລິດຕະພັນທີ່ຫຼຸດລົງຕົ້ນຕໍແມ່ນປ່ຽນຈາກ H2 ເປັນ hydrocarbons (ລວມ C2+) ແລະສຸດທ້າຍເປັນ CO/HCOOH ທີ່ມີຄວາມກົດດັນ CO2 ເພີ່ມຂຶ້ນ.ໂດຍສະເພາະ, ຄວາມກົດດັນຂອງ CO2 ຄວນຖືກຕິດຕາມຢ່າງລະມັດລະວັງເພາະວ່າຄວາມກົດດັນຂອງ CO2 ສູງຫຼືຕ່ໍາເກີນໄປຈະເຮັດໃຫ້ອັດຕາການແຜ່ກະຈາຍ CO2 ຫຼາຍເກີນໄປຫຼືຈໍາກັດ, ເຊິ່ງມັກຈະສະຫນັບສະຫນູນການຜະລິດ CO / HCOOH ຫຼື H2.ພຽງແຕ່ປະລິມານທີ່ເຂົ້າກັນໄດ້ຂອງ CO ລະດັບປານກາງແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງປະຈຸບັນທີ່ຜະລິດຢູ່ດ້ານ electrode ສາມາດສ້າງຄວາມສະດວກໃນການໂຕ້ຕອບຂອງ C─C ແລະເສີມຂະຫຍາຍການເລືອກຜະລິດຕະພັນ C2+ (119).

ການອອກແບບ electrode ໃຫມ່ທີ່ມີໂຄງສ້າງທີ່ກ້າວຫນ້າແມ່ນເປັນທິດທາງທີ່ສໍາຄັນອີກອັນຫນຶ່ງເພື່ອເສີມຂະຫຍາຍການຜະລິດ C2+ ທີ່ມີການຄັດເລືອກ.ໃນໄລຍະຕົ້ນ, electrodes ເຮັດວຽກແມ່ນ foils ໂລຫະ nonporous ແລະທົນທຸກຈາກການຍົກຍ້າຍມະຫາຊົນ sluggish (26, 105).ດັ່ງນັ້ນ, GDE ໄດ້ຖືກສະເຫນີເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການປະຕິບັດຂອງເຊນທີ່ບໍ່ດີໂດຍການສະຫນອງຊ່ອງທາງ hydrophobic ທີ່ອໍານວຍຄວາມສະດວກໃນການແຜ່ກະຈາຍ CO2 ໄປສູ່ອະນຸພາກ catalyst (121).GDE ທໍາມະດາມັກຈະປະກອບດ້ວຍຊັ້ນ catalyst (CL) ແລະຊັ້ນການແຜ່ກະຈາຍອາຍແກັສ (GDL), ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນສ່ວນຕ່ໍາຂອງຮູບ 8A (30, 33).ອິນເຕີເຟດຂອງທາດອາຍແກັສ-ທາດແຫຼວທີ່ສ້າງຂຶ້ນໃນ GDE ແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນໃນການປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງເຊນ.GDL ທີ່ປະກອບດ້ວຍວັດສະດຸທີ່ມີຮູຂຸມຂົນ (ໂດຍປົກກະຕິກະດາດກາກບອນ) ສາມາດສະຫນອງເສັ້ນທາງ CO2 ທີ່ອຸດົມສົມບູນແລະຮັບປະກັນອັດຕາການແຜ່ກະຈາຍຂອງ electrolyte ຢ່າງໄວວາ.ມັນຍັງເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນຕົວກາງການຂົນສົ່ງທີ່ມີຄວາມຕ້ານທານຕ່ໍາສໍາລັບຜະລິດຕະພັນ protons, electrons ແລະການຫຼຸດລົງຈາກ CL ເຂົ້າໄປໃນ electrolyte (121).Drop casting, airbrushing, ແລະ electrodeposition ແມ່ນເຕັກໂນໂລຢີທົ່ວໄປສໍາລັບການກະກຽມ GDEs (122).Catalysts ປະກອບກັບ GDEs ໄດ້ຖືກສືບສວນຢ່າງເຂັ້ມງວດໃນການດູດໄຟຟ້າ CO2 ກັບຜະລິດຕະພັນ C2+.ໂດຍສະເພາະ, ຈຸລັງການໄຫຼທີ່ໄດ້ກ່າວມາຂ້າງເທິງທີ່ມີການປະຕິບັດທີ່ເອື້ອອໍານວຍແມ່ນລວມເຂົ້າກັບ GDEs.ໃນຕົ້ນປີ 1990, Sammells ແລະຜູ້ຮ່ວມງານ (123) ລາຍງານວ່າ GDEs ເຄືອບ Cu ບັນລຸ FE ສູງຂອງ 53% ສໍາລັບເອທີລີນທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງຂອງ 667 mA cm−2.ການເສີມຂະຫຍາຍການຄັດເລືອກຂອງເອທີລີນແລະເອທານອນແມ່ນສິ່ງທ້າທາຍທີ່ສໍາຄັນທີ່ໄດ້ຖືກຜະລິດຢູ່ໃນຕົວເລັ່ງລັດ Cu-Based ຢູ່ສະ ເໝີ ຍ້ອນວ່າເສັ້ນທາງປະຕິກິລິຍາກົນໄກທີ່ຄ້າຍຄືກັນຫຼາຍ.ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ມັນເປັນສິ່ງສໍາຄັນທີ່ຈະຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າຜົນຜະລິດສູງແລະການຄັດເລືອກຂອງເອທີລີນທຽບກັບເອທານອນໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນໃນ GDE ທີ່ອີງໃສ່ Cu (25, 36).Gewirth ແລະເພື່ອນຮ່ວມງານ (36) ສະແດງໃຫ້ເຫັນ FE ທີ່ດີເລີດຂອງ 60% ສໍາລັບເອທີລີນແລະ FE ສະກັດກັ້ນສໍາລັບເອທານອນຂອງ 25% ກ່ຽວກັບ electrodeposited Cu-Ag GDE, ເມື່ອຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງປະຈຸບັນທັງຫມົດເຖິງ ~ 300 mA cm−2 ຢູ່ −0.7 V ທຽບກັບ. RHE.ມັນເປັນວຽກທີ່ຫາຍາກທີ່ບັນລຸໄດ້ເຊັ່ນການຄັດເລືອກສູງທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນໃນປະຈຸບັນຂະຫນາດໃຫຍ່.ການຄົ້ນພົບນີ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າ electrode ທີ່ປະກອບກັບ GDE ສະຫນອງເສັ້ນທາງທີ່ດີສໍາລັບການປັບປ່ຽນເສັ້ນທາງປະຕິກິລິຍາ, ເຊິ່ງການເລືອກຜະລິດຕະພັນທີ່ຫຼຸດລົງສາມາດໄດ້ຮັບໃນຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງໃນປະຈຸບັນ.

ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງ GDEs ຍັງເປັນບັນຫາທີ່ສໍາຄັນທີ່ຄວນຈະໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂເພາະວ່າການດໍາເນີນງານໃນໄລຍະຍາວທີ່ຫມັ້ນຄົງເປັນສິ່ງຈໍາເປັນເພື່ອຮັບຮູ້ການປະຕິບັດຕົວຈິງສໍາລັບຈຸລັງການໄຫຼ.ເຖິງວ່າຈະມີການປະຕິບັດທີ່ໂດດເດັ່ນຂອງ CO2-to-C2+ ທີ່ບັນລຸໄດ້ກັບ GDEs, ຄວາມຫມັ້ນຄົງແມ່ນຍັງບໍ່ດີຍ້ອນການຍຶດຫມັ້ນຂອງກົນຈັກອ່ອນແອຂອງ catalyst, GDL, ແລະຊັ້ນ binder (77, 124).ພື້ນຜິວຄາບອນຂອງ GDL ອາດຈະປ່ຽນຈາກ hydrophobic ເປັນ hydrophilic ໃນລະຫວ່າງການປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີເນື່ອງຈາກປະຕິກິລິຢາ oxidation ທີ່ເກີດຂຶ້ນໃນຂອບເຂດທີ່ສູງ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ນ້ໍາຖ້ວມໃນ GDL ແລະຂັດຂວາງເສັ້ນທາງການແຜ່ກະຈາຍ CO2 (33).ເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫານີ້, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ປະສົມປະສານ scaffold hydrophobic ຂອງ polytetrafluoroethylene (PTFE) ເຂົ້າໄປໃນ GDEs.ເມື່ອປຽບທຽບກັບ Nafion hydrophilic, ຊັ້ນ PTFE hydrophobic renders ຄວາມຫມັ້ນຄົງໃນໄລຍະຍາວດີກວ່າ (33).Sargent ແລະຜູ້ຮ່ວມງານ (33) ປະກອບເປັນ catalyst Cu ລະຫວ່າງ PTFE ແລະ NPs ກາກບອນທີ່ແຍກອອກ, ໃນທີ່ຊັ້ນ PTFE hydrophobic ສາມາດ immobilize NPs ແລະຊັ້ນ graphite, ດັ່ງນັ້ນການກໍ່ສ້າງການໂຕ້ຕອບ electrode ທີ່ຫມັ້ນຄົງ (ຮູບ 8, I ແລະ J).ດັ່ງນັ້ນ, FE ສໍາລັບການຜະລິດເອທີລີນໄດ້ຖືກເພີ່ມຂຶ້ນເປັນ 70% ໃນການແກ້ໄຂ 7 M KOH ຢູ່ທີ່ຄວາມຫນາແຫນ້ນໃນປະຈຸບັນຂອງ 75 ຫາ 100 mA cm−2.ໄລຍະເວລາຊີວິດຂອງເຄື່ອງປະຕິກອນການໄຫຼນີ້ໄດ້ຖືກຂະຫຍາຍອອກໄປຫຼາຍກວ່າ 150 ຊົ່ວໂມງໂດຍມີການສູນເສຍທີ່ລະເລີຍໃນການເລືອກເອທີລີນ, ເຊິ່ງຍາວກວ່າ GDE ແບບດັ້ງເດີມ 300 ເທົ່າ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 8K.ໂຄງສ້າງ sandwich ດັ່ງກ່າວໄດ້ຖືກສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເປັນການອອກແບບ GDE ທີ່ດີເລີດ.ຕົວຢ່າງ, Cui ແລະຜູ້ຮ່ວມງານ (124) ອອກແບບໂຄງສ້າງ trilayer ທີ່ມີຊັ້ນ electrode ການເຄື່ອນໄຫວທີ່ຖືກຕັດໂດຍສອງຮູບເງົາ polyethylene hydrophobic nanoporous.ຊັ້ນນອກ hydrophobic ສາມາດຊ້າລົງ electrolyte flux ຈາກການແກ້ໄຂຫຼາຍ, ນໍາໄປສູ່ຄວາມຫມັ້ນຄົງ, pH ທ້ອງຖິ່ນສູງປະມານ electrode ເຮັດວຽກ.ການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງພື້ນທີ່ interlayer, ເຊິ່ງສາມາດປັບປຸງການຂົນສົ່ງ CO2 ແລະການດູດຊຶມ, ຍັງມີຄວາມສໍາຄັນໃນການອອກແບບດັ່ງກ່າວ (124).ບໍ່ດົນມານີ້, ທໍ່ nanotubes ກາກບອນຍັງໄດ້ຖືກລວມເຂົ້າກັບ GDEs ເນື່ອງຈາກມີ porosity ສູງ, ການປະພຶດທີ່ດີ, ແລະ hydrophobicity, ເຊິ່ງສາມາດສ້າງຄວາມສະດວກໃນການຂົນສົ່ງເອເລັກໂຕຣນິກແລະມະຫາຊົນ (77).

ເຖິງວ່າຈະມີຄວາມຄືບຫນ້າທີ່ຫນ້າຕື່ນເຕັ້ນກ່ຽວກັບ ECR, ຍຸດທະສາດການຜະລິດຜະລິດຕະພັນ C2+ ທີ່ມີລາຄາຖືກ, ຂະຫນາດໃຫຍ່ແມ່ນບໍ່ຄ່ອຍມີ (125).ໃນຂັ້ນຕອນນີ້, ສິ່ງທ້າທາຍແລະກາລະໂອກາດແມ່ນພ້ອມກັນທີ່ຈະເຂົ້າໃຈກົນໄກປະຕິກິລິຍາຂອງ ECR ແລະເຮັດທຸລະກິດເຕັກໂນໂລຢີທີ່ໂດດເດັ່ນນີ້.

ໃນຖານະເປັນການແກ້ໄຂທີ່ສະຫງ່າງາມເພື່ອປິດວົງຄາບອນແລະເກັບຮັກສາພະລັງງານທົດແທນທີ່ບໍ່ຈໍາກັດ, ເຊັ່ນ: ລົມແລະແສງຕາເວັນ, ມີຄວາມຄືບຫນ້າຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເພື່ອບັນລຸການແປງ CO2 ທີ່ມີປະສິດທິພາບໃນທົດສະວັດທີ່ຜ່ານມາ.ໃນຂະນະທີ່ຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບຂະບວນການທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ ECR ແມ່ນມີມາຫຼາຍຕັ້ງແຕ່ຍຸກທໍາອິດ (126), ການສົມທົບ C─C ຜ່ານ ECR ກັບຜະລິດຕະພັນ C2+ ແມ່ນຍັງໄກຈາກຄວາມພ້ອມສໍາລັບການປະຕິບັດຕົວຈິງ.ໃນການທົບທວນຄືນນີ້, ພວກເຮົາໄດ້ພິຈາລະນາຢ່າງລະອຽດກ່ຽວກັບຍຸດທະສາດໃນປະຈຸບັນທີ່ສາມາດສົ່ງເສີມການເລືອກເອົາແລະອັດຕາການຜະລິດສໍາລັບຜະລິດຕະພັນ C2+ ຜ່ານ ECR, ລວມທັງການປັບຕົວເລັ່ງລັດ, ຜົນກະທົບຂອງ electrolyte, ເງື່ອນໄຂໄຟຟ້າ, ແລະການອອກແບບ electrode / reactor electrode.

ເຖິງວ່າຈະມີຄວາມພະຍາຍາມທັງຫມົດເຂົ້າໄປໃນ ECR, ຍັງມີຫຼາຍບັນຫາກັບ catalysts ແລະລະບົບ ECR ໃນປະຈຸບັນທີ່ຕ້ອງໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂກ່ອນທີ່ຈະເຮັດການຄ້າ ECR.ທໍາອິດ, ເປັນຕົວກະຕຸ້ນທີ່ເດັ່ນຊັດເພື່ອຮັບຮູ້ການເຊື່ອມ C─C ທີ່ມີປະສິດທິພາບ, Cu ທົນທຸກຈາກບັນຫາຄວາມຫມັ້ນຄົງທີ່ຮ້າຍແຮງ, ໂດຍສະເພາະໃນນ້ໍາ electrolyte, ແລະບໍ່ຄ່ອຍສາມາດຢູ່ລອດໄດ້ 100 ຊົ່ວໂມງເນື່ອງຈາກການເຄື່ອນທີ່ຂອງອະຕອມສູງ, ການລວບລວມອະນຸພາກ, ແລະການເສື່ອມສະພາບຂອງໂຄງສ້າງພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂ ECR.ດັ່ງ​ນັ້ນ, ວິທີ​ບັນລຸ​ຄວາມ​ໝັ້ນຄົງ​ໃນ​ໄລຍະ​ຍາວ​ໂດຍ​ນຳ​ໃຊ້​ຕົວ​ຊ່ວຍ​ທີ່​ອີງ​ໃສ່ Cu ຍັງ​ແມ່ນ​ສິ່ງ​ທ້າ​ທາຍ​ທີ່​ເປີດ​ກວ້າງ.ການຍຶດເອົາຕົວກະຕຸ້ນທີ່ອີງໃສ່ Cu ໃນການສະຫນັບສະຫນູນສະເພາະທີ່ມີການໂຕ້ຕອບທີ່ເຂັ້ມແຂງອາດຈະເປັນຍຸດທະສາດທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ເພື່ອຮັກສາໂຄງສ້າງ / morphology ຂອງ catalyst ແລະດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເຮັດໃຫ້ອາຍຸຍືນ.ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ການໃຊ້ electrolyte ເຍື່ອໂພລີເມີເພື່ອທົດແທນການແກ້ໄຂທີ່ມີນ້ໍາໃນລະຫວ່າງການ ECR ອາດຈະປັບປຸງຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຕົວເລັ່ງລັດ Cu.ນອກຈາກນັ້ນ, ຈາກທັດສະນະຂອງ catalysts, ເຕັກນິກການລັກສະນະໃນ situ / in operando ແລະການສ້າງແບບຈໍາລອງທາງທິດສະດີຍັງຄວນຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຕິດຕາມແລະເຂົ້າໃຈການເສື່ອມໂຊມຂອງ catalyst, ດັ່ງນັ້ນ, ສະກັດກັ້ນການເຊື່ອມໂຊມແລະການເປັນພິດຂອງ catalyst ໃນລະດັບຕ່ໍາສຸດ.ບັນຫາທີ່ສໍາຄັນອີກປະການຫນຶ່ງຂອງ catalyst ECR ທີ່ຄວນຈະໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂແມ່ນເພື່ອເຮັດໃຫ້ອະນຸສັນຍາການສັງເຄາະສາມາດໃຊ້ໄດ້ສໍາລັບການຜະລິດຈໍານວນຫລາຍ.ເພື່ອເຮັດສິ່ງນີ້, ປັບປຸງຂັ້ນຕອນການສັງເຄາະໂດຍໃຊ້ອາຫານທີ່ມີຢ່າງກວ້າງຂວາງ.

ອັນທີສອງ, C2+ ອົກຊີເຈນທີ່ຜະລິດຈາກ ECR ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນປະສົມກັບສານລະລາຍ (ເຊັ່ນ, KHCO3 ແລະ KOH) ໃນ electrolyte ສໍາລັບເຄື່ອງປະຕິກອນ H- ຫຼື flow-cell ແບບດັ້ງເດີມ, ເຊິ່ງ, ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີຂະບວນການແຍກຕ່າງຫາກແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນພິເສດເພື່ອຟື້ນຕົວການແກ້ໄຂນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟບໍລິສຸດໃນ. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກພາກປະຕິບັດ.ໃນເວລາດຽວກັນ, C2+ ໄຮໂດຄາບອນທີ່ພັດທະນາແມ່ນຍັງປະສົມກັບ H2 ແລະ CO2 ທີ່ຕົກຄ້າງ.ດັ່ງນັ້ນ, ຂະບວນການແຍກຄ່າໃຊ້ຈ່າຍແມ່ນຂາດບໍ່ໄດ້ສໍາລັບເຕັກໂນໂລຢີ ECR ໃນປະຈຸບັນ, ເຊິ່ງຂັດຂວາງ ECR ຈາກການປະຕິບັດຕົວຈິງ.ດັ່ງນັ້ນ, ວິທີການຜະລິດນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟບໍລິສຸດໂດຍກົງແລະຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງແລະ hydrocarbons ອາຍແກັສບໍລິສຸດ, ໂດຍສະເພາະແມ່ນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງຜະລິດຕະພັນສູງ, ແມ່ນຄວາມປາຖະຫນາສູງສໍາລັບການປະຕິບັດຕົວຈິງຂອງ ECR.ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາຄາດຄະເນຄວາມສໍາຄັນທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຂອງການຜະລິດໂດຍກົງຂອງຜະລິດຕະພັນບໍລິສຸດໂດຍຜ່ານ ECR ໃນອະນາຄົດອັນໃກ້ນີ້, ເຊິ່ງອາດຈະໃຊ້ເວລາເຕັກໂນໂລຢີ ECR ຢ່າງໃກ້ຊິດກັບຕະຫຼາດ (127).

ອັນທີສາມ, ໃນຂະນະທີ່ການສ້າງພັນທະບັດ C─O ແລະ C─H, ເຊັ່ນເອທານອນ, ອາຊິດອາຊິດອາຊິດ, ແລະເອທີລີນ, ໃນເຕັກໂນໂລຢີ ECR ໄດ້ຖືກສຶກສາຢ່າງຫນັກແຫນ້ນ, ການຂຸດຄົ້ນຜະລິດຕະພັນປະເພດອື່ນໆຍັງມີຄວາມສໍາຄັນສໍາລັບເຕັກໂນໂລຢີ ECR ແລະສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມສົນໃຈທາງດ້ານເສດຖະກິດ.ຕົວຢ່າງ, ບໍ່ດົນມານີ້, Han ແລະຜູ້ຮ່ວມງານ (128) ໄດ້ລາຍງານການຜະລິດ 2-bromoethnol ໂດຍ ECR.ການສ້າງພັນທະບັດ C─Br ຢູ່ໃນສະຖານະການຫັນປ່ຽນຜະລິດຕະພັນຈາກເອທານອນໄປສູ່ 2-bromoethnol, ເຊິ່ງເປັນສິ່ງກໍ່ສ້າງທີ່ສໍາຄັນໃນການສັງເຄາະສານເຄມີແລະຢາແລະສະແດງໃຫ້ເຫັນມູນຄ່າເພີ່ມສູງຂຶ້ນ.ດັ່ງນັ້ນ, ນອກເຫນືອຈາກຜະລິດຕະພັນ C2+ ທີ່ໄດ້ຮັບການສຶກສາດີໃນປະຈຸບັນ, ພວກເຮົາເຊື່ອວ່າການກໍານົດເປົ້າຫມາຍຂອງຜະລິດຕະພັນອື່ນໆທີ່ບໍ່ຄ່ອຍໄດ້ຄົ້ນຫາເຊັ່ນອາຊິດ oxalic (129) ແລະການສັງເຄາະໂມເລກຸນ C2+ ທີ່ສັບສົນຫຼາຍເຊັ່ນ: ທາດປະສົມ cyclic ແມ່ນອີກເສັ້ນທາງທີ່ດີສໍາລັບການຄົ້ນຄວ້າ ECR ໃນອະນາຄົດ.

ສຸດທ້າຍແຕ່ບໍ່ໄດ້ຢ່າງຫນ້ອຍ, ການອອກແບບ electrode ໃຫມ່ແລະເຄື່ອງປະຕິກອນເຊັ່ນ GDE ກັນນ້ໍາ, ຈຸລັງການໄຫຼຂອງຂອງແຫຼວ, ແລະເຊນ PEM ຄວນຈະໄດ້ຮັບການຮັບຮອງເອົາຢ່າງກວ້າງຂວາງເພື່ອເພີ່ມອັດຕາການຜະລິດ ECR ໃນລະດັບການຄ້າ (> 200 mA cm−2).ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຄວາມແຕກຕ່າງຂະຫນາດໃຫຍ່ໃນກິດຈະກໍາ electrocatalytic ແມ່ນສັງເກດເຫັນສະເຫມີໃນເວລາທີ່ electrocatalysts ຖືກນໍາໃຊ້ກັບການທົດສອບຈຸລັງເຕັມ.ດັ່ງນັ້ນ, ການສຶກສາລະບົບຫຼາຍຄວນໄດ້ຮັບການປະຕິບັດເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງການສຶກສາເຄິ່ງເຊນແລະການສະຫມັກອຸປະກອນເຕັມເຊນເພື່ອນໍາເອົາ ECR ຈາກການທົດສອບໃນຫ້ອງທົດລອງໄປສູ່ການນໍາໃຊ້ຕົວຈິງ.

ສະຫຼຸບແລ້ວ, ການຫຼຸດຜ່ອນ CO2 electrochemical ສະເຫນີໂອກາດທີ່ດີສໍາລັບພວກເຮົາທີ່ຈະຈັດການກັບບັນຫາສິ່ງແວດລ້ອມຈາກອາຍແກັສເຮືອນແກ້ວທີ່ປ່ອຍອອກມາຈາກກິດຈະກໍາຂອງມະນຸດ.ມັນຍັງສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະບັນລຸນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟທີ່ສະອາດແລະສານເຄມີທີ່ໃຊ້ພະລັງງານທົດແທນ.ໃນຂະນະທີ່ສິ່ງທ້າທາຍຫຼາຍຢ່າງຍັງຄົງຢູ່ສໍາລັບເທກໂນໂລຍີ ECR ໃນຂັ້ນຕອນປະຈຸບັນ, ໂດຍສະເພາະສໍາລັບຂະບວນການເຊື່ອມຕໍ່ C─C, ມັນເຊື່ອວ່າດ້ວຍການຄົ້ນຄ້ວາແລະການພັດທະນາຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງກ່ຽວກັບການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງ catalyst ແລະຄວາມສົມບູນແບບຂອງເຊນ, ທັດສະນະຂອງ electrolysis CO2 ໃນໂລກທີ່ແທ້ຈິງສໍາລັບນໍ້າມັນທີ່ສະອາດ. ແລະສານເຄມີຈະຖືກຮັບຮູ້ໃນອະນາຄົດອັນໃກ້ນີ້.

ນີ້ແມ່ນບົດຄວາມທີ່ເປີດໃຫ້ເຂົ້າເຖິງທີ່ແຈກຢາຍພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂຂອງໃບອະນຸຍາດ Creative Commons Attribution-NonCommercial, ເຊິ່ງອະນຸຍາດໃຫ້ນໍາໃຊ້, ການແຈກຢາຍ, ແລະການແຜ່ພັນໃນສື່ຕ່າງໆ, ຕາບໃດທີ່ການນໍາໃຊ້ຜົນໄດ້ຮັບບໍ່ແມ່ນເພື່ອປະໂຫຍດທາງການຄ້າແລະໃຫ້ການເຮັດວຽກຕົ້ນສະບັບຢ່າງຖືກຕ້ອງ. ອ້າງເຖິງ.

ໝາຍເຫດ: ພວກເຮົາຂໍພຽງແຕ່ທີ່ຢູ່ອີເມວຂອງເຈົ້າເພື່ອໃຫ້ຜູ້ທີ່ເຈົ້າແນະນຳໜ້ານັ້ນຮູ້ວ່າເຈົ້າຕ້ອງການໃຫ້ພວກເຂົາເຫັນມັນ, ແລະມັນບໍ່ແມ່ນອີເມວຂີ້ເຫຍື້ອ.ພວກເຮົາບໍ່ໄດ້ບັນທຶກທີ່ຢູ່ອີເມວໃດໆ.

© 2020 ສະມາຄົມອາເມລິກາເພື່ອຄວາມກ້າວໜ້າຂອງວິທະຍາສາດ.ສະຫງວນລິຂະສິດທັງໝົດ.AAAS ເປັນຄູ່ຮ່ວມງານຂອງ HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef ແລະ COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548.