C2+ ထုတ်ကုန်များအတွက် electrochemical CO2 လျှော့ချမှုအတွက် ဓာတ်ကူပစ္စည်းနှင့် electrolyzer ဒီဇိုင်းပုံစံ

သဘာဝပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာ စိုးရိမ်ပူပန်မှုများနှင့် စွမ်းအင်အကူးအပြောင်းကြောင့်၊ လျှပ်စစ်ဓာတ် CO2 လျှော့ချရေး (ECR) သည် ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲလျှပ်စစ်ဓာတ်အားကို အသုံးပြုကာ တန်ဖိုးထပ်ထည့်နိုင်သော ကာဗွန်အများအပြား (C2+) လောင်စာများနှင့် ဓာတုပစ္စည်းများမှ ကာဗွန်စက်ဝန်းကို စီးပွားရေးဆိုင်ရာ အကျိုးကျေးဇူးများနှင့်အတူ ကာဗွန်လည်ပတ်မှုကို ပိတ်ရန် ပြေပြစ်သော ရေရှည်ဖြေရှင်းချက်တစ်ရပ်ကို တင်ဆက်ပေးပါသည်။သို့ရာတွင်၊ ရွေးချယ်နိုင်မှုနည်းသော၊ လုပ်ဆောင်ချက်နှင့် တည်ငြိမ်မှုတို့ကြောင့် ရေတွင် electrocatalytic C─C coupling သည် စိန်ခေါ်မှုတစ်ခု ဖြစ်နေဆဲဖြစ်သည်။ဓာတ်ကူပစ္စည်းနှင့် ဓာတ်ပေါင်းဖိုများ၏ ဒီဇိုင်းသည် ထိုစိန်ခေါ်မှုများကို ဖြေရှင်းရန်အတွက် သော့ချက်ဖြစ်သည်။electrocatalysts နှင့် electrocatalytic electrode/reactor ဒီဇိုင်းနှင့် ၎င်းတို့၏သက်ဆိုင်သော ယန္တရားများကို အလေးပေးခြင်းဖြင့် ECR မှတစ်ဆင့် ထိရောက်သော C─C coupling ကို မည်သို့ရရှိစေရန်အတွက် လတ်တလောတိုးတက်မှုကို အကျဉ်းချုပ်ဖော်ပြပါသည်။ထို့အပြင် C2+ ထုတ်ကုန်မျိုးဆက်အတွက် လက်ရှိ ပိတ်ဆို့မှုများနှင့် အနာဂတ်အခွင့်အလမ်းများကို ဆွေးနွေးထားသည်။အခြေခံနားလည်မှုနှင့် နည်းပညာဆိုင်ရာအသုံးချမှုနှစ်ခုလုံးတွင် ပိုမိုဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုနှင့် လှုံ့ဆော်မှုများအတွက် လူ့အဖွဲ့အစည်းအား ခေတ်မီ C─C ချိတ်ဆက်မှုဗျူဟာများကို အသေးစိတ်ပြန်လည်သုံးသပ်ရန် ရည်ရွယ်ပါသည်။

လေထုထဲသို့ ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ် (CO2) လွန်ကဲစွာ ထုတ်လွှတ်မှုသည် ဆိုးရွားသော သဘာဝပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာ အကျိုးဆက်များကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး လူ့အသိုင်းအဝိုင်းများအတွက် အရေးပေါ်နှင့် နောက်ပြန်မဆုတ်နိုင်သော ခြိမ်းခြောက်မှုတစ်ရပ်ကိုလည်း ဖြစ်ပေါ်စေသည် (၁၊ ၂)။လေထုအတွင်း CO2 အာရုံစူးစိုက်မှုသည် 1800s အစောပိုင်းတွင် 270 ppm (အပိုင်းတစ်သန်း) မှ 2015 ခုနှစ် ဇူလိုင်လတွင် 401.3 ppm သို့ သိသိသာသာ တိုးလာသည်နှင့်အမျှ လူ့လုပ်ငန်းများမှ ထုတ်လွှတ်သော ကာဗွန်ခြေရာကို ပြန်လည်အသုံးပြုခြင်းဆိုင်ရာ တစ်ကမ္ဘာလုံး၏ သဘောတူညီမှု (3, 4) ကို ရောက်ရှိခဲ့ပါသည်။ကာဗွန်ခြေရာခံခြင်းအတွက် အနီးကပ်ကွင်းဆက်ကို နားလည်ရန်၊ အလားအလာရှိသော ချဉ်းကပ်နည်းတစ်ခုမှာ ရုပ်ကြွင်းလောင်စာများမှ ဝေးကွာသော လက်ရှိစွမ်းအင်နှင့် ဓာတုဗေဒစက်မှုလုပ်ငန်းများ၏ မှီခိုအားထားမှုကို နေရောင်ခြည်နှင့် လေကဲ့သို့ ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲဖြစ်သော အရင်းအမြစ်များအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲရန်ဖြစ်သည်။သို့သော်၊ အဆိုပါ ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲ အရင်းအမြစ်များမှ စွမ်းအင် အပိုင်းအစသည် ၎င်းတို့၏ ပြတ်တောက်နေသော သဘာဝကြောင့် 30% သာ ကန့်သတ်ထားပြီး၊ အကြီးစား စွမ်းအင် သိုလှောင်မှုအတွက် ချဉ်းကပ်မှု မရရှိနိုင်ပါက (9)။ထို့ကြောင့်၊ အခြားရွေးချယ်စရာအနေဖြင့် ဓာတ်အားပေးစက်ရုံများကဲ့သို့သော ပွိုင့်ရင်းမြစ်များမှ CO2 ကို ဖမ်းယူပြီးနောက်တွင် ဓာတုဗေဒပစ္စည်းနှင့် လောင်စာများအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲခြင်းဖြင့် လက်တွေ့တွင် ပိုမို၍ အားကောင်းသည် (9-12)။ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲလျှပ်စစ်ကိုအသုံးပြု၍ Electrocatalytic CO2 လျှော့ချခြင်း (ECR) သည် လဲလှယ်မှုများအတွက် လိုအပ်သော ပျော့ပျောင်းသောလည်ပတ်မှုအခြေအနေများကြောင့် ပြေပြစ်သောရေရှည်ဖြေရှင်းချက်ကို ကိုယ်စားပြုပြီး တန်ဖိုးထပ်တိုးထုတ်ကုန်များကို ရွေးချယ်ထုတ်လုပ်နိုင်သည် (13)။ပုံ 1 တွင် သရုပ်ဖော်ထားသည့်အတိုင်း၊ ဤလုပ်ငန်းစဉ်တွင်၊ လျှပ်စစ်ဓာတ်အားလျှပ်စစ်ဓာတ်မှန်ရိုက်စက်သည် CO2 နှင့် ရေအား ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲလျှပ်စစ်စွမ်းအင်ဖြင့် စွမ်းအင်သုံး ဓာတုပစ္စည်းများနှင့် လောင်စာအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲပေးသည်။ထွက်ပေါ်လာသော လောင်စာသည် ရေရှည်သိုလှောင်နိုင်စွမ်းရှိပြီး ဖြန့်ဝေခြင်း သို့မဟုတ် စားသုံးနိုင်ပြီး အဓိက စွန့်ပစ်ပစ္စည်းအဖြစ် CO2 ကို ဖယ်ထုတ်ကာ စက်ကွင်းပိတ်ရန်အတွက် ဓာတ်ပေါင်းဖိုသို့ ပြန်လည် ကျွေးမွေးမည်ဖြစ်သည်။ထို့အပြင် ECR မှရရှိလာသော သေးငယ်သော-မော်လီကျူး ဓာတုဗေဒပစ္စည်း သိုလှောင်မှု [ဥပမာ၊ ကာဗွန်မိုနောက်ဆိုဒ် (CO) နှင့် ဖော်မတ်] ကို ပိုမိုရှုပ်ထွေးသော ဓာတုပေါင်းစပ်မှုအတွက် ကုန်ကြမ်းအဖြစ် အသုံးပြုနိုင်သည်။

ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲစွမ်းအင်အရင်းအမြစ်များဖြစ်သည့် နေရောင်ခြည်၊ လေ၊ နှင့် ရေအားလျှပ်စစ်တို့မှ စွမ်းအင်ထုတ်ထားသော ကာဗွန်စက်ဝန်းဖြင့် ECR မှ လောင်စာနှင့် ဓာတုပစ္စည်းများကို ရရှိနိုင်သည်။ဆဲလ်အင်ဂျင်နီယာနှင့် ဓာတ်ကူအင်ဂျင်နီယာသည် CO2 ကို စွမ်းအင်သိပ်သည်းဆမြင့်မားသော တန်ဖိုးထပ်ဖြည့် C2+ ထုတ်ကုန်များအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲခြင်းအတွက် ရွေးချယ်နိုင်မှု၊ လုပ်ဆောင်ချက်နှင့် ထိရောက်မှုတို့ကို မြှင့်တင်ရန် အဓိကအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ပါသည်။

သို့သော်၊ CO2 သည် ခိုင်မာသော C═O နှောင်ကြိုး (750 kJ mol−1) (14) ပါရှိသော တည်ငြိမ်သောမျဉ်းဖြောင့် မော်လီကျူးတစ်ခုဖြစ်ပြီး လျှပ်စစ်ဓာတုပြောင်းလဲခြင်းအတွက် ခက်ခဲစေသည်။ထို့ကြောင့်၊ ၎င်းသည် မြင့်မားသော activation အတားအဆီးတစ်ခု လိုအပ်ပြီး ၎င်းသည် သိသာထင်ရှားသော အလားအလာများ (၁၅) ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ထို့အပြင်၊ ECR သည် aqueous electrolyte တွင် အီလက်ထရွန်/ပရိုတွန် အများအပြား လွှဲပြောင်းခြင်း လုပ်ငန်းစဉ်များ ပါ၀င်ပြီး မတူညီသော ဖြစ်နိုင်ချေရှိသော တုံ့ပြန်မှု အလယ်အလတ်နှင့် ထုတ်ကုန်များ (16-18) တို့နှင့်အတူ ၎င်းကို အလွန်ရှုပ်ထွေးစေသည်။ဇယား 1 သည် CO၊ မီသိန်း (CH4)၊ မီသနော (CH3OH)၊ ဖော်မတ်အက်ဆစ် (HCOOH)၊ အီသလင်း (C2H4)၊ အီသနော (CH3CH2OH) အပါအဝင် အဓိက ECR ထုတ်ကုန်များ၏ ထက်ဝက်လျှပ်စစ်ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ အပူချိန်ကို အကျဉ်းချုပ်ဖော်ပြထားသည်။ သက်ဆိုင်ရာစံ redox အလားအလာများ (19)။ယေဘူယျအားဖြင့် ECR လုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း CO2 မော်လီကျူးများသည် ဓါတ်ကူပစ္စည်းမျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ အက်တမ်များနှင့် အက်တမ်များနှင့် အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှုကို *CO2− ဖြင့်ဖွဲ့စည်းပြီးနောက် ပရိုတွန်နှင့်/သို့မဟုတ် အီလက်ထရွန်များကို မတူညီသောနောက်ဆုံးထုတ်ကုန်များဆီသို့ အဆင့်ဆင့်ပြောင်းရွေ့ခြင်းဖြင့် အဆင့်ဆင့်လွှဲပြောင်းပေးသည်။ဥပမာအားဖြင့်၊ CH4 ကို အောက်ပါနည်းလမ်းများဖြင့် ဖွဲ့စည်းသည်ဟု ယူဆသည်- CO2 → *COOH → *CO → *CHO → *CH2O → *CH3O → CH4 + *O → CH4 + *OH → CH4 + H2O (20)။

ပုံ 2A သည် တုံ့ပြန်မှု (21-43) ၏ ထုတ်ကုန်ရွေးချယ်နိုင်မှုကို ကိုယ်စားပြုသည့် ECR electrocatalysts များအတွက် မတူညီသောထုတ်လုပ်မှုနှုန်းများ (လက်ရှိသိပ်သည်းဆ) အောက်တွင် Faradaic efficiency (FE) ကို အကျဉ်းချုပ်ဖော်ပြထားသည်။ထူးခြားသည်မှာ၊ ခေတ်မီသောလျှပ်စစ်ဓာတ်ပစ္စည်းများသည် CO2 ကို C1 ထုတ်ကုန်များ (CO သို့မဟုတ် formate) အဖြစ်သို့ 95% FE ကျော်ဖြင့် မြင့်မားသောထုတ်လုပ်မှုနှုန်းအောက်တွင် (H-type cell အတွက်>20 mA cm−2 နှင့်>100 mA cm− စီးဆင်းမှုဆဲလ်အတွက် 2) (9၊ 21၊ 22၊ 25၊ 28၊ 44၊ 45)၊ မြင့်မားသောရွေးချယ်မှု (> 90%) နှင့် ပိုမိုရရှိနိုင်သည့် မီလ်တီကာဗွန် (C2+) ဓာတုပစ္စည်းများကို ထိရောက်စွာထုတ်လုပ်နိုင်ခြင်းမရှိသေးပါ။အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် C2+ ထုတ်ကုန်များသို့ ပေါင်းစပ်ချိတ်ဆက်ခြင်းသည် မျက်နှာပြင်သို့ CO2 မော်လီကျူးအများအပြားရောက်ရှိခြင်းနှင့် စုပ်ယူခြင်း၊ အဆင့်ဆင့်ပြောင်းလဲခြင်းနှင့် spatial positioning (13) လိုအပ်သောကြောင့်ဖြစ်သည်။ပုံ 2B တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း အတိအကျပြောရလျှင် *CO ကြားခံအရာများ၏ နောက်ဆက်တွဲတုံ့ပြန်မှုများသည် ECR ၏နောက်ဆုံး C2+ ထုတ်ကုန်များကို ဆုံးဖြတ်သည်။ယေဘုယျအားဖြင့်၊ C2H6 နှင့် CH3COO− သည် *CO ၏ ပရိုတွန်တွဲပါရှိသော အီလက်ထရွန်လွှဲပြောင်းမှုအဆင့်များမှ ထုတ်ပေးသည့် *CH2 အလယ်အလတ်တန်းကို တူညီသည်။*CH2 ၏နောက်ထပ် protonation သည် *CH3 အလယ်အလတ်တန်းစားကိုပေးသည်၊ ၎င်းသည် *CH3 dimerization မှတဆင့် C2H6 ၏ဖွဲ့စည်းခြင်းကိုဖြစ်ပေါ်စေသည်။C2H6 မျိုးဆက်နှင့် မတူဘဲ၊ CH3COO− သည် *CH2 သို့ CO ထည့်သွင်းခြင်းဖြင့် ဖွဲ့စည်းသည်။*CO dimerization သည် C2H4၊ CH3CH2OH နှင့် n-propanol (n-C3H7OH) ဖွဲ့စည်းခြင်းအတွက် နှုန်းသတ်မှတ်သည့် အဆင့်ဖြစ်သည်။အီလက်ထရွန်လွှဲပြောင်းခြင်းနှင့် ပရိုတိန်းထွက်ခြင်းအဆင့်များ ဆက်တိုက်လုပ်ဆောင်ပြီးနောက်၊ *CO─CO dimer သည် C2H4 နှင့် C2H5OH အတွက် ရွေးချယ်မှုသတ်မှတ်ခြင်းအဆင့်အဖြစ် လုပ်ဆောင်ပေးသည့် *CH2CHO အလယ်အလတ်တန်းကို ဖွဲ့စည်းသည်။ထို့အပြင် *CH2CHO မှ C2H4 သို့ လျှော့ချခြင်းသည် ကြေးနီဓာတ်ကူပစ္စည်းအများစုတွင် C2H4 ထက် C2H5OH အတွက် FE မြင့်မားကြောင်း ရှင်းပြနိုင်သည့် *CH3CHO သို့ C2H5OH (46) သို့ ပြောင်းလဲခြင်းထက် စွမ်းအင်အတားအဆီး နည်းပါးကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။ထို့အပြင်၊ တည်ငြိမ်သော C2 ကြားခံများသည် CO ထည့်သွင်းခြင်းဖြင့် n-C3H7OH သို့ လွှဲပြောင်းနိုင်သည်။C2+ ဓာတုဖွဲ့စည်းမှုအတွင်း ရှုပ်ထွေးပြီး ထိန်းချုပ်မရသော တုံ့ပြန်မှုလမ်းကြောင်းများသည် အဓိကအားဖြင့် ပရိုတိုနိတ်နေရာများသို့ ကူးပြောင်းခြင်းများစွာဖြင့်၊ nelectrochemical အဆင့် (19, 47) ၏ ဖြစ်နိုင်ခြေရှိသော ပါဝင်ပတ်သက်မှုများကြောင့်ဖြစ်သည်။ထို့ကြောင့်၊ အလွန်ရွေးချယ်နိုင်သော electrocatalysts များ၏ဒီဇိုင်းသည် အထွက်နှုန်းမြင့်မားသော သီးခြား C2+ ထုတ်ကုန်ဖွဲ့စည်းခြင်းအတွက် ကြိုတင်လိုအပ်ချက်တစ်ခုဖြစ်သည်။ဤသုံးသပ်ချက်တွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ECR မှတစ်ဆင့် ရွေးချယ်သော C2+ ထုတ်ကုန်ထုတ်လုပ်ခြင်းအတွက် electrocatalyst ဒီဇိုင်းတွင် လတ်တလောတိုးတက်မှုကို မီးမောင်းထိုးပြရန် ရည်ရွယ်ပါသည်။ဆက်စပ်ယန္တရားများ၏ နားလည်မှုအကျဉ်းချုပ်ကိုလည်း ကျွန်ုပ်တို့ပေးပါသည်။ECR ၏ ထိရောက်မှု၊ တည်ငြိမ်မှုနှင့် ကြီးမားသော လည်ပတ်မှုကို မည်သို့အောင်မြင်ကြောင်းပြသရန် အီလက်ထရိုနှင့် ဓာတ်ပေါင်းဖိုဒီဇိုင်းကိုလည်း အလေးပေးဖော်ပြမည်ဖြစ်သည်။ထို့အပြင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် CO2 ကို တန်ဖိုးထည့်ထားသော C2+ ဓာတုပစ္စည်းများအဖြစ်သို့ လျှပ်စစ်ဓာတုပြောင်းလဲခြင်းအတွက် ကျန်ရှိသောစိန်ခေါ်မှုများနှင့် အနာဂတ်အခွင့်အလမ်းများကို ဆွေးနွေးပါမည်။

(က) အစီရင်ခံ ECR လျှပ်စစ်ဓာတ်ပစ္စည်းများအတွက် မတူညီသောထုတ်လုပ်မှုနှုန်းများ (လက်ရှိသိပ်သည်းဆ) အောက်တွင် FE သည် (21–43၊ 130)။(ခ) ECR ကာလအတွင်း ဖြစ်နိုင်ချေအများဆုံး C2+ လမ်းကြောင်းများ။American Chemical Society (47) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေသည်။

CO2 ၏ Electrocatalytic အသွင်ပြောင်းခြင်းသည် ကာဗွန်-ကြားနေစွမ်းအင်စက်ဝန်း (11) ကို ရရှိရန် အလားအလာရှိသော နည်းပညာတစ်ခုဖြစ်သည်။သို့ရာတွင်၊ C2+ ထုတ်ကုန်များ၏ FE သည် လက်တွေ့အသုံးချမှုနှင့် ဝေးကွာနေသေးသည်၊၊ C2 ထုတ်ကုန်များ၏ 60% FE (13, 33) ဝန်းကျင်ဖြင့် C2 ထုတ်ကုန်များကို ထုတ်လုပ်ခွင့်ပြုသည့် ခေတ်မီဓာတ်ကူပစ္စည်းများသည် လက်တွေ့အသုံးချမှုနှင့် အလှမ်းဝေးနေဆဲဖြစ်သည်။ FE (၄၈၊ ၄၉)။CO2 နှင့် C2+ ထုတ်ကုန်များ၏ လျှော့ချရေးချိတ်ဆက်မှုကို လွန်စွာပေါင်းစပ်ထားသော ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် အီလက်ထရွန်းနစ်ဂုဏ်သတ္တိများပါရှိသော ကွဲပြားသော ဓာတ်ကူပစ္စည်းများ လိုအပ်ပါသည်။ဓာတ်ပစ္စည်းများ မျက်နှာပြင်သည် ကြားခံကြားခံများ (47၊ 52၊ 53) အကြား အတိုင်းအတာ ဆက်ဆံရေးကို ချိုးဖျက်ရန် လိုအပ်သည်။ထို့အပြင်၊ C─C နှောင်ကြိုးဖွဲ့စည်းမှုရရှိရန် ဓာတ်ကူမျက်နှာပြင်ရှိ စုပ်ယူတုံ့ပြန်မှုကြားခံများသည် တစ်ခုနှင့်တစ်ခု နီးကပ်စွာရှိရမည်ဖြစ်သည်။ထို့အပြင်၊ အစပိုင်းတွင် စုပ်ယူထားသော အလယ်အလတ်မှ တိကျသော C2+ ထုတ်ကုန်တစ်ခုဆီသို့ လမ်းကြောင်းကို ပရိုတွန်-အကူအညီဖြင့် အီလက်ထရွန်လွှဲပြောင်းမှုအဆင့်များစွာကြောင့် ကောင်းစွာထိန်းချုပ်ထားရန် လိုအပ်ပါသည်။C2+ ထုတ်ကုန်များဆီသို့ CO2 လျှော့ချခြင်း၏ မြင့်မားရှုပ်ထွေးမှုကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားခြင်းဖြင့် electrocatalysts များကို ရွေးချယ်နိုင်စွမ်းကို တိုးမြင့်လာစေရန်အတွက် ဂရုတစိုက် အံဝင်ခွင်ကျဖြစ်သင့်သည်။အလယ်အလတ်မျိုးစိတ်များနှင့် ဓာတုဗေဒပေါင်းစပ်မှုများအရ၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် C2+ ထုတ်ကုန်များကို ကာဗွန်ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်များနှင့် အောက်ဆီဂျင်နမိတ်များအဖြစ် အမျိုးအစားခွဲသည် (၄၊ ၅၄)။တိကျသော C2+ မော်လီကျူးထုတ်လုပ်မှုအတွက် အလွန်ထိရောက်သော လျှပ်စစ်ဓာတ်ပစ္စည်းများကို ချဉ်းကပ်ရန်၊ heteroatom doping၊ crystal facet regulation၊ alloy/dealloying၊ oxidation state tuning နှင့် surface ligand control ကဲ့သို့သော ဓာတ်ကူပစ္စည်းဒီဇိုင်းဗျူဟာများစွာကို သရုပ်ပြခဲ့သည် (35၊ 41၊ 55-61) .အကောင်းဆုံး ဒီဇိုင်းသည် အထက်ဖော်ပြပါ အကျိုးသက်ရောက်မှုများကို ဆင်ခြင်တုံတရားဖြင့် ဆင်ခြင်သုံးသပ်ပြီး အကျိုးကျေးဇူးများကို အမြင့်ဆုံးဖြစ်အောင် ပြုလုပ်သင့်သည်။မဟုတ်ပါက၊ တက်ကြွသော site motifs များသည် ထိုကဲ့သို့ ထူးခြားသော ဓာတ်ပစ္စည်းများကို ဖြစ်ပေါ်စေသည့် အပြုအမူကို နားလည်ခြင်းသည် C─C coupling အတွက် တိကျသော ဓာတ်ကူပစ္စည်း ဒီဇိုင်းကို ပိုမိုလင်းလက်စေပါသည်။ထို့ကြောင့်၊ ECR ဓာတ်ကူပစ္စည်းကို သီးခြားထုတ်ကုန်များ (ဘက်စုံကာဗွန် ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်နှင့် အောက်ဆီဂျင်ဓာတ်ငွေ့များ) နှင့် သက်ဆိုင်သည့် ယန္တရားအား ဤအပိုင်းတွင် ဆွေးနွေးပါမည်။

C2+ ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်များ၊ C2H4 သည် polyethylene ထုတ်လုပ်မှုကဲ့သို့သော ဓာတုဗေဒလုပ်ငန်းအမျိုးမျိုးအတွက် ဆက်စပ်ဓာတုပစ္စည်းများဖြစ်သည်။ထို့အပြင် ၎င်းကို ဂဟေဆော်ရန်အတွက် လောင်စာအဖြစ် တိုက်ရိုက်အသုံးပြုနိုင်သလို သဘာဝဓာတ်ငွေ့တွင် ရောနှောထားသော အစိတ်အပိုင်း (၁၂)ခုကို အသုံးပြုနိုင်သည်။CO (Fischer-Tropsch ပေါင်းစပ်မှု) နှင့် CO2 တို့ကို စက်မှုလုပ်ငန်းစကေးတွင် ကာလကြာရှည်စွာ C2+ ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်များထုတ်လုပ်ရန် အသုံးပြုခဲ့သော်လည်း စွမ်းအင်သုံးစွဲမှုနှင့် သဘာဝပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာ အကျိုးသက်ရောက်မှုများ (64) မြင့်မားမှုတို့ဖြင့် စိန်ခေါ်ခံခဲ့ရသည်။ဆန့်ကျင်ဘက်အနေဖြင့်၊ ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲစွမ်းအင်ကိုအသုံးပြု၍ လျှပ်စစ်ဓာတု CO2 လျှော့ချခြင်းသည် ပိုမိုသန့်ရှင်းပြီး ရေရှည်တည်တံ့သောလမ်းကြောင်းကို ပေးဆောင်သည်။C2+ ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်များ (32၊ 33၊ 65-70) ဆီသို့ ထိရောက်သော electrocatalysts များ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်စေရန် ကြီးစွာသောအားထုတ်မှု ပြုလုပ်ထားပါသည်။

Bimetallic electrocatalysts များသည် electrochemical CO2 အဖြစ်ပြောင်းလဲစဉ်အတွင်း အတိုင်းအတာဆက်နွယ်မှုကိုချိုးဖျက်ရန် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် စုံစမ်းစစ်ဆေးခဲ့ပြီး၊ ၎င်းသည် အလယ်အလတ်တန်းစားကို တည်ငြိမ်စေပြီး စွမ်းရည်ပိုနိမ့်ကာ ရွေးချယ်နိုင်မှု (71-74) ကို တိုးမြင့်စေပါသည်။Au-Cu၊ Ag-Cu၊ Au-Pd နှင့် Cu-Pt အပါအဝင် သတ္တုစပ်ပစ္စည်းများ စီးရီးများသည် အရေးကြီးသော အလယ်အလတ် (73, 75) ကို တည်ငြိမ်စေခြင်းဖြင့် မြင့်မားသော ထိရောက်မှုရှိသော C1 ထုတ်လုပ်မှုအတွက် သရုပ်ပြထားသော်လည်း C2+ ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်ဖွဲ့စည်းခြင်းဆီသို့ သတ္တုစပ်အကျိုးသက်ရောက်ပုံပေါ်သည်။ ပိုမိုရှုပ်ထွေးစေရန် (၇၆)။ဥပမာအားဖြင့်၊ Cu-Ag bimetallic စနစ်တွင် Ag နှင့် Cu (77) ၏ မျက်နှာပြင်အက်တမ်အချိုးကို ချိန်ညှိခြင်းဖြင့် ထုတ်ကုန်ဖြန့်ဖြူးမှုကို အလွယ်တကူ ထိန်းချုပ်နိုင်သည်။မျက်နှာပြင် Cu-ကြွယ်ဝသောနမူနာသည် ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်ထုတ်လုပ်မှုအတွက် ဦးစားပေးဖြစ်ပြီး Ag-rich မျက်နှာပြင်၏ထုတ်ကုန်များကို CO က လွှမ်းမိုးထားပြီး သတ္တုစပ် ECR လျှပ်စစ်ဓာတ်ပစ္စည်းများအတွက် အက်တမ်အချိုး၏အရေးပါမှုကို မီးမောင်းထိုးပြထားသည်။ဒေသတွင်း အက်တမ်အစီအစဉ်ကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော ဂျီဩမေတြီအကျိုးသက်ရောက်မှုသည် ကြားခံပစ္စည်းများ၏ စည်းနှောင်မှုအား သိသိသာသာ သက်ရောက်မှုရှိနိုင်သည်။Gewirth နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက်များ (36) သည် ပေါင်းစည်းထိန်းချုပ်ထားသော အီလက်ထရောနစ်ပစ္စည်းများမှ Cu-Ag သတ္တုစပ်များကို အယ်ကာလိုင်းစီးဆင်းမှု အီလက်ထရောလစ်ဇာတစ်ခုတွင် C2H4 အတွက် ~60% FE ကိုပြသခဲ့သည် (ပုံ 3၊ A နှင့် B)။ဤကိစ္စတွင်၊ အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ထားသော C2H4 ရွေးချယ်မှုအား morphology နှင့် Ag-loading ချိန်ညှိခြင်းဖြင့် အောင်မြင်နိုင်သည်။Ag ဆိုက်များသည် ECR ကာလအတွင်း CO ဖွဲ့စည်းမှုအတွက် မြှင့်တင်ပေးသူ၏ အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်သည်ဟု ယုံကြည်ကြသည်။ထို့နောက် CO intermediate ၏ အကောင်းဆုံးရရှိနိုင်မှုသည် အိမ်နီးချင်း Cu တွင် C─C coupling ကို ကူညီပေးနိုင်သည်။ထို့အပြင်၊ Ag သည် Cu-Ag ဓာတ်ကူပေါင်းစပ်မှု (ပုံ 3C) အတွင်း Cu2O ဖွဲ့စည်းမှုကိုလည်း မြှင့်တင်နိုင်ပြီး C2H4 ထုတ်လုပ်မှု ထိရောက်မှုကို မြှင့်တင်ပေးနိုင်သည်။ဤပေါင်းစပ်ပေါင်းစပ်မှုသည် C─C coupling ဓာတ်ကူပစ္စည်းများကို တီထွင်ရန်အတွက် ဖြစ်နိုင်ခြေအသစ်များကို ဖွင့်ပေးသည်။ထို့အပြင်၊ အလွိုင်းစနစ်ရှိ မတူညီသောသတ္တုများ၏ ရောစပ်မှုပုံစံသည် ECR ထုတ်ကုန်များ၏ ဖြန့်ဖြူးမှုကိုလည်း ဆုံးဖြတ်နိုင်သည်။ဥပမာတစ်ခုအနေဖြင့် Pd-Cu သတ္တုစပ်ကိုအသုံးပြုခြင်း (ပုံ။ 3D)၊ Kenis နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက် (71) မှ အဆင့်ခွဲထားသော Pd-Cu ဓာတ်ကူပစ္စည်းသည် C2H4 အတွက် အမြင့်ဆုံးရွေးချယ်နိုင်မှု (~50%) ကို ပေးဆောင်နိုင်ကြောင်း သရုပ်ပြခဲ့သည်၊ ရှိနေကြောင်း၊d-band သီအိုရီအရ၊ ပုံမှန်အားဖြင့်၊ အောက်ခြေ d-band အလယ်ဗဟိုရှိသော အသွင်ကူးပြောင်းရေးသတ္တုသည် သတ္တုမျက်နှာပြင်များပေါ်ရှိ သတ္တုမျက်နှာပြင်များပေါ်တွင် ထုတ်ပေးသော ကြားခံပစ္စည်းများ၏ ပျော့ပျောင်းသော ချိတ်ဆက်မှုကို ပြသသည်။အဆင့်ခွဲထားသော Pd-Cu အလွိုင်းသည် Cu nanoparticles (NPs) နှင့် CO အတွက် အလားတူ ဓာတ်ပြုရွေးချယ်မှုနှင့် လုပ်ဆောင်ချက်ကို ပြသထားသော်လည်း၊ ၎င်းသည် Pd ချိန်ညှိခြင်းဖြင့် ကြားခံပစ္စည်းများဆီသို့ လုံးဝခြားနားသော ပေါင်းစပ်ခွန်အားကို ပေးစွမ်းသည်။ပုံ 3E တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ အဆင့်ခွဲထားသော Cu-Pd သတ္တုစပ်သည် အနိမ့်ဆုံး d-band စင်တာကိုပြသခဲ့ပြီး Cu NP သည် အမြင့်ဆုံးဖြစ်သည်။အဆင့်-ခြားထားသော Cu-Pd သတ္တုစပ်သည် CO အလယ်အလတ်အတွက် အနိမ့်ဆုံး binding strength ရှိကြောင်း အကြံပြုထားသည်။ဤလေ့လာတွေ့ရှိချက်သည် အဆင့်ခွဲခြားထားသော Cu-Pd သတ္တုစပ်ကိစ္စတွင် ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်ရွေးချယ်နိုင်စွမ်းကို ပိုမိုကောင်းမွန်လာစေရန်အတွက် ဂျီဩမေတြီနှင့် ဖွဲ့စည်းပုံအကျိုးသက်ရောက်မှုသည် အီလက်ထရွန်းနစ်အကျိုးသက်ရောက်မှုထက် သာလွန်ကောင်းမွန်သည်ဟု ဆိုလိုပါသည်။ယနေ့အထိ၊ ကြေးနီစစ်စစ် သို့မဟုတ် ကြေးနီအခြေခံအလွိုင်းမှ CO2 မှ C2+ ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်များသို့ electrochemical လျှော့ချခြင်းအတွက် သာလွန်ရွေးချယ်မှုနှင့် လုပ်ဆောင်ချက်ကို ပြသသည်။ထို့ကြောင့် ECR မှ C2+ ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်ထုတ်လုပ်မှုအတွက် ဆန်းသစ်သော electrocatalyst ကိုတီထွင်ရန် အလွန်လိုအပ်ပါသည်။CO2 ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဖန်တီးမှုဖြင့် မှုတ်သွင်းထားသော ပဏာမလေ့လာမှုတစ်ခုမှ မတူညီသောအဆင့်များရှိသည့် Ni-Ga သတ္တုစပ်ကို C2H4 မျိုးဆက် (79) အတွက် အသုံးပြုနိုင်ကြောင်း သရုပ်ပြခဲ့သည်။Ni5Ga3 ဖလင်သည် CO2 ကို C2H4 နှင့် ethane (C2H6) သို့ လျှော့ချနိုင်သည်ကို ပြသခဲ့သည်။C2+ ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်များဆီသို့ FE သည် 5% ထက်နည်းသော်လည်း၊ ၎င်းသည် သတ္တုစပ်အကျိုးသက်ရောက်မှုအပေါ်အခြေခံ၍ C─C coupling သို့ electrocatalyst စစ်ဆေးခြင်းအတွက် လိုင်းအသစ်များဖွင့်နိုင်သည်။

(A မှ C) Cu-Ag bimetallic ဓာတ်ကူပစ္စည်းများ- ပေါင်းထည့်-ထိန်းချုပ်ထားသော လျှပ်ကူးပစ္စည်းပုံစံ- (A) Cu ဝါယာကြိုး၏ အီလက်ထရွန်အဏုစကုပ် (SEM)၊ Cu-Ag poly၊ နှင့် Cu-Ag ဝါယာကြိုးနှင့် (B) သက်ဆိုင်ရာ C2H4 FE။(ဂ) EXAFS သည် Cu-Ag ဝါယာကြိုးကို တစ်သားတည်း ရောစပ်ပြီး Cu(I) အောက်ဆိုဒ်ကို တင်ပြခဲ့ကြောင်း ပြသခဲ့သည်။(A) မှ (C) ကို American Chemical Society (36) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်ထုတ်ပေးပါသည်။(D နှင့် E) ကွဲပြားသော ရောစပ်ပုံစံများဖြင့် Cu-Pd ဓာတ်ကူပစ္စည်းများ- (ဃ) သရုပ်ဖော်ပုံ၊ ထုတ်လွှင့်မှု အီလက်ထရွန် အဏုစကုပ် (TEM) ရုပ်ပုံများနှင့် စွမ်းအင်-ပျံ့လွင့်သော spectroscopy ဒြပ်စင်မြေပုံများ နှင့် အဆင့်ခွဲထားသော Cu-Pd သတ္တုစပ်များနှင့် (E ) မျက်နှာပြင် valence band photoemission spectra နှင့် Cu-Pd သတ္တုစပ်များ၏ ဒေါင်လိုက်မျဉ်းသည် Fermi အဆင့်နှင့် ဆက်စပ်နေသည်။(ဃ) နှင့် (E) ကို American Chemical Society (71) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်ထုတ်ပေးပါသည်။au၊ မတရားယူနစ်။

သတ္တုစပ်အကျိုးသက်ရောက်မှုအပြင်၊ ဓာတ်တိုးမှုအခြေအနေများကို ကြိုးကိုင်ခြင်းသည် လျှပ်စစ်ဓာတ်ပစ္စည်းများ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို ချိန်ညှိရန် အခြားအဓိကနိယာမဖြစ်ပြီး၊ ၎င်းသည် ပစ္စည်း၏ ဒေသဆိုင်ရာ အီလက်ထရွန်နစ်ဖွဲ့စည်းပုံကို ထိခိုက်စေနိုင်သည်။ဓာတ်ကူပစ္စည်း၏ ဓာတ်တိုးမှုအခြေအနေကို ချိန်ညှိခြင်းအတွက် ပထမဆုံးဥပမာမှာ အောက်ဆိုဒ်မှရရှိသောပစ္စည်းများကို အသုံးပြုခြင်းဖြစ်သည်။တည်နေရာလျှော့ချပြီးနောက် မျက်နှာပြင် သို့မဟုတ် မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ အောက်ဆီဂျင်ကျန်ရှိသော အမျိုးအစားများသည် သတ္တုဗဟို၏ ဓာတ်တိုးမှုအခြေအနေကို ထိန်းညှိပေးနိုင်သည်။ဥပမာအားဖြင့်၊ ပလာစမာ-အောက်ဆီဂျင်ဖြတ်ထားသော Cu သည် လျှော့ချရေးခံနိုင်ရည်ရှိသော Cu+ (37) ဟုသတ်မှတ်ထားသည့် C2H4 သို့ ရွေးချယ်နိုင်မှု 60% ကျော်ပြသခဲ့သည်။Cu+ သည် မြင့်မားသော အီသလင်းရွေးချယ်နိုင်မှုအတွက် အဓိကသော့ချက်ပါရာမီတာဖြစ်ကြောင်း အတည်ပြုရန်အတွက် မတူညီသောပလာစမာ (ပုံ 4A) ကို အသုံးပြု၍ ထိန်းချုပ်စမ်းသပ်မှုများကို လုပ်ဆောင်ခဲ့ပါသည်။ပြင်းထန်သော ဓာတ်မှန် စုပ်ယူမှု spectroscopy တွင် (အောက်) မျက်နှာပြင် အလွှာရှိ အကြွင်းအကျန်အောက်ဆိုဒ်များသည် လျှော့ချမှုအခြေအနေနှင့် ဆန့်ကျင်ဘက်တွင် တည်ငြိမ်နေပြီး၊ လျှော့ချပြီးနောက် 1 နာရီအကြာတွင် ကျန်ရှိသော Cu+ မျိုးစိတ်များ၏ သိသာထင်ရှားသော ပမာဏမှာ −1.2 V နှင့် နောက်ပြန်လှည့်နိုင်သော အလားအလာများ ရှိနေကြောင်း ပြသခဲ့သည်။ ဟိုက်ဒရိုဂျင်လျှပ်ကူးပစ္စည်း (RHE)။ထို့အပြင်၊ sol-gel copper oxychloride မှ ကြေးနီ၏ electroreposition of electroreposition သည် မျက်နှာပြင်တည်ငြိမ်သော Cu+ မျိုးစိတ် C2H4 (61) ၏ ရွေးချယ်နိုင်စွမ်းကို မြှင့်တင်ပေးနိုင်ကြောင်း ထပ်မံစစ်ဆေးခဲ့သည်။မတူညီသောအသုံးချအလားအလာများအောက်ရှိ ကြေးနီဓာတ်ကူပစ္စည်းတစ်ခု၏ ဓာတ်တိုးမှုအခြေအနေကို situ soft x-ray absorption spectroscopy တွင် အချိန်ဖြင့်ဖြေရှင်းပြီး ခြေရာခံခဲ့သည်။Cu2+ မှ Cu+ သို့ ကနဦးအကူးအပြောင်းအဆင့်သည် အလွန်မြန်ဆန်ပါသည်။သို့သော်၊ Cu+ မျိုးစိတ်များ၏ နောက်ထပ်လျှပ်စစ်ဓာတုဗေဒ လျှော့ချမှုသည် Cu0 သို့ ပိုမိုနှေးကွေးသည်။Cu+ မျိုးစိတ်များ၏ 23% ဝန်းကျင်သည် −1.2 V နှင့် RHE (ပုံ 4B) အောက် 1 နာရီအဆက်မပြတ်လျှော့ချပြီးနောက်တွင်ပင် ကျန်ရှိနေပါသည်။*CO@Cu+ ၏ C အက်တမ်သည် အပြုသဘောဖြင့် အားသွင်းထားသောကြောင့် Cu+ နှင့် Cu0 အကြားကြားခံမျက်နှာပြင်သည် ကြားခံပစ္စည်းများကြားရှိ electrostatic ဆွဲဆောင်မှုကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး *CO@Cu0 ၏ အနှုတ်လက္ခဏာအား (80) အား မြှင့်တင်ပေးသည့် အနေဖြင့်၊ C─C နှောင်ကြိုးဖွဲ့စည်းခြင်းဖြင့် C2+ ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်များကို ထုတ်လုပ်သည်။အောက်ဆိုဒ်မှရရှိသောပစ္စည်းများအပြင်၊ ကြေးနီနိုက်ထရိတ် (Cu3N) ကို *CO (81) ၏ သေးငယ်သောစွမ်းအင်အတားအဆီးကို လျှော့ချရန်အတွက် (sub)surface Cu+ မျိုးစိတ်များရရှိရန်အတွက်လည်း အသုံးပြုခဲ့သည်။ထို့အပြင်၊ အောက်ဆိုဒ်မှရရှိသော Cu နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက Cu3N မှရရှိသော Cu+ မျိုးစိတ်များသည် ပို၍တည်ငြိမ်သည် (ပုံ။ 4C)။ရလဒ်အနေဖြင့်၊ နိုက်ထရိတ်မှရရှိသောကြေးနီဓာတ်ကူပစ္စည်းသည် C2H4 အတွက် FE 39 ± 2% ကိုပြသပြီး သန့်စင်သော Cu (~23%) နှင့် အောက်ဆိုဒ်မှရရှိသော Cu (~28%) တို့ထက် သာလွန်ပါသည်။အထက်ဖော်ပြပါ Cu+/Cu ဓာတ်ပစ္စည်းများစနစ်အတွက် ဘိုရွန်ကို Cuδ+ (41) နှင့် တည်ငြိမ်စေရန်အတွက် heteroatom dopant အဖြစ် အသုံးပြုခဲ့သည်။ဘိုရွန် dopant ၏အာရုံစူးစိုက်မှုကိုပြောင်းလဲခြင်းဖြင့်ကြေးနီ၏ပျမ်းမျှဓာတ်တိုးခြင်းအခြေအနေကို +0.25 မှ +0.78 ထိထိန်းချုပ်နိုင်သည်။ခန့်မှန်းထားသော ပြည်နယ်များ၏ သိပ်သည်းဆသည် အီလက်ထရွန်များကို ကြေးနီမှ ဘိုရွန်သို့ လွှဲပြောင်းပေးကာ dopant-induced positively charged copper sites များဆီသို့ ဦးတည်နေကြောင်း ပြသခဲ့သည်။ဘိုရွန်-ဆေးထည့်ထားသော ကြေးနီသည် *CHO အလယ်အလတ်၏ တိုးမြင့်ဖွဲ့စည်းမှုစွမ်းအင်ကို ပြသခဲ့ပြီး၊ ထို့ကြောင့် C1 ထုတ်ကုန်များဆီသို့ တုံ့ပြန်မှုလမ်းကြောင်းကို ဖိနှိပ်ခဲ့သည်။ထို့အပြင်၊ ၎င်းသည် *CO dimerization တုံ့ပြန်မှုစွမ်းအင် (ပုံ. 4D) ကို လျှော့ချခြင်းဖြင့် multicarbon hydrocarbons များထံ ရွေးချယ်နိုင်မှုကို တိုးမြင့်စေနိုင်သည်။ကြေးနီ၏ ပျမ်းမျှမျက်နှာပြင် ဓာတ်တိုးမှုအခြေအနေကို ပိုမိုကောင်းမွန်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းဖြင့်၊ C2 FE ၏ ~ 53% C2H4 နှင့် မြင့်မားသော C2 FE ၏ 80% ကို ပျမ်းမျှကြေးနီဓာတ်တိုးမှုအခြေအနေ +0.35 (ပုံ 4E) အောက်တွင် ရရှိနိုင်ပါသည်။ယနေ့အထိ၊ ကြေးနီပေါ်ရှိ တက်ကြွသောဆိုဒ်များကို မတူညီသောလေ့လာမှုများတွင် Cu0၊ Cuδ+ နှင့်/သို့မဟုတ် ၎င်းတို့၏ ECR အတွက် ၎င်းတို့၏ အင်တာဖေ့စ် (39၊ 41၊ 42၊ 81၊ 82) အဖြစ် သတ်မှတ်ခဲ့သည်။သို့သော် လက်ရှိအသုံးပြုနေသည့် site သည် အဘယ်နည်းဟု ဆွေးနွေးငြင်းခုံနေဆဲဖြစ်သည်။heteroatom doping-induced Cuδ+ ဓာတ်ကူပစ္စည်းများသည် C2+ ထုတ်ကုန်များဆီသို့ ECR အတွက် အလွန်တက်ကြွသည်ဟု သရုပ်ပြခဲ့သော်လည်း၊ တပြိုင်နက်တည်း ထုတ်လုပ်ထားသော ချို့ယွင်းချက်များနှင့် အင်တာဖေ့စ်များမှ ပေါင်းစပ်အကျိုးသက်ရောက်မှုကိုလည်း ထည့်သွင်းစဉ်းစားသင့်သည်။ထို့ကြောင့်၊ ကြေးနီမျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ တက်ကြွသောဗဟိုချက်အား ဖော်ထုတ်ရန်နှင့် တုံ့ပြန်မှုအခြေအနေများအောက်တွင် တက်ကြွသောနေရာများ၏ အသွင်ပြောင်းခြင်းဆိုင်ရာ အလားအလာများကို စောင့်ကြည့်ရန် operando characterizations များတွင် စနစ်တကျ တီထွင်သင့်သည်။ထို့အပြင်၊ အပြုသဘောဆောင်သောကြေးနီ၏တည်ငြိမ်မှုသည်လျှပ်စစ်ဓာတုလျှော့ချရေးအခြေအနေများတွင်နောက်ထပ်စိုးရိမ်စရာဖြစ်သည်။တည်ငြိမ်သော Cuδ+ ဆိုက်များနှင့် ဓာတ်ကူပစ္စည်းများကို ပေါင်းစပ်နည်းသည် စိန်ခေါ်မှုတစ်ခု ဖြစ်နေဆဲဖြစ်သည်။

(က) မတူညီသော ပလာစမာ-အသက်သွင်းထားသော ကြေးနီဓာတ်ကူပစ္စည်းများ၏ C2H4 ရွေးချယ်နိုင်မှု အကျဉ်းချုပ်။Nature Publishing Group (37) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေသည်။စကေးဘားများ၊ 500 nm ။(ခ) Cu oxidation states အချိုးသည် −1.2 V နှင့် RHE electroredeposited ကြေးနီတွင် တုံ့ပြန်မှုအချိန်တို့နှင့် ဆက်စပ်နေသည်။Nature Publishing Group (61) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေသည်။(ဂ) Cu-on-Cu3N သို့မဟုတ် Cu-on-Cu2O တွင် −0.95 V နှင့် RHE တွင် တုံ့ပြန်မှုလုပ်ဆောင်သည့်အချိန်နှင့်အတူ Cu+ မျိုးစိတ်အချိုးအစား။Nature Publishing Group (81) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေသည်။(ဃ) ဘိုရွန်ဆေးသည် ကြေးနီမျက်နှာပြင်ရှိ CO ၏ ပျမ်းမျှစုပ်ယူမှုစွမ်းအင်ကို ပြောင်းလဲစေပြီး CO─CO မှေးမှိန်သောစွမ်းအင်ကို လျှော့ချပေးနိုင်သည်။1[B]၊ 2[B]၊ 3[B]၊ 4[B] နှင့် 8[B] သည် 1/16၊ 1/8၊ 3/ ရှိသော ကြေးနီဓာတ်ကူပစ္စည်းများအတွင်း မြေအောက် ဘိုရွန်ဆေးရည်၏ အာရုံစူးစိုက်မှုကို ရည်ညွှန်းသည်၊ 16၊ 1/4 နှင့် 1/2 အသီးသီးရှိသည်။(င) ဘိုရွန်-ဆေးထည့်ထားသော ကြေးနီဓာတ်ကူပစ္စည်းများတွင် C2 သို့မဟုတ် C1 ထုတ်ကုန်များ၏ ဓာတ်တိုးအခြေအနေနှင့် FE အကြား ဆက်နွယ်မှု။(ဃ) နှင့် (E) ကို Nature Publishing Group (41) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေပါသည်။(စ) ECR ရှေ့ (အပေါ်) နှင့် နောက် (အောက်ခြေ) ECR မတိုင်မီ Cu2O ရုပ်ရှင်များ၏ မတူညီသောအထူများရှိသော ကြေးနီသတ္တုပြားများ၏ SEM ပုံများ။American Chemical Society (83) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေသည်။

အီလက်ထရွန်းနစ်ဖွဲ့စည်းပုံအပြင်၊ အောက်ဆိုဒ်မှရရှိသည့်ပစ္စည်းများသည် တည်နေရာလျှော့ချရေးလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း အသွင်သဏ္ဍာန် သို့မဟုတ် ဖွဲ့စည်းပုံဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်သို့ ဦးတည်စေနိုင်သည်။ရုပ်ပုံသဏ္ဍာန် သို့မဟုတ် ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံ၏ရှုထောင့်မှကြည့်လျှင် အောက်ဆိုဒ်မှရရှိသော electrocatalysts များ၏ ပိုမိုကောင်းမွန်သော electrochemical စွမ်းဆောင်ရည်ကို တက်ကြွသောကောက်နှံနယ်နိမိတ်များ၊ အစွန်းများနှင့် အဆင့်များ (83-85) ၏ဖွဲ့စည်းခြင်းအတွက် ရည်ညွှန်းသည်။Yeo နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက် (83) တို့သည် မတူညီသောအထူများဖြင့် electrodeposited Cu2O ရုပ်ရှင်များတွင် ရွေးချယ်ထားသော C─C ချိတ်ဆက်မှုကို အစီရင်ခံတင်ပြခဲ့ပါသည်။Raman spectroscopy တွင် Cu2O ရုပ်ရှင်များ၏ မျက်နှာပြင်သည် ECR (83) အတွင်း တည်ငြိမ်သော သတ္တု Cu0 သို့ လျော့ကျသွားကြောင်း ဖော်ပြခဲ့သည်။ရလဒ်အနေဖြင့်၊ Cu+ မျိုးစိတ် သို့မဟုတ် Cu+/Cu0 ကြားခံအစား သတ္တုဓာတ်အားသွင်းသည့်ဗဟိုအဖြစ် အတည်ပြုခဲ့သည်။Cu2O ကို သတ္တု Cu0 သို့ လျှော့ချခြင်း လုပ်ငန်းစဉ်တွင်၊ ဓာတ်ကူပစ္စည်း မျက်နှာပြင်သည် လှေကားထစ်များ၊ အစွန်းများနှင့် လှေကားထစ်များ ဖြစ်လာဖွယ်ရှိသည်။ဖွဲ့စည်းထားသော လှေကားထစ်များနှင့် အစွန်းများသည် *CO နှင့် ပိုမိုခိုင်ခံ့စွာ ပေါင်းစပ်ထားသောကြောင့် *CO မှ *CHO သို့မဟုတ် *CH2O သို့ ဟိုက်ဒရိုဂျင်ကို *CHO သို့မဟုတ် *CH2O မှအစပြုသော လှေကားထစ်များထက် ပိုမိုတက်ကြွကြောင်း ထောက်ပြထားပါသည်။ထို့အပြင် edge Cu အက်တမ်များသည် *CHO နှင့် *CH2O ဖွဲ့စည်းမှုကို မြှင့်တင်ရန် မြှင့်တင်ပေးသည်။ယခင်အလုပ်က *CHO နှင့် *CH2O ကြားခံပစ္စည်းများသည် C─C coupling အတွက် kinetics (86) ထက် ပိုအဆင်ပြေသည်ဟု အကြံပြုထားသည်။မျက်နှာပြင်ပုံသဏ္ဍာန်ကို ထိန်းညှိခြင်းဖြင့်၊ *CHO နှင့် *CH2O ကြားခံပစ္စည်းများ၏ ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ စွမ်းအင်များကို ပိုမိုကောင်းမွန်အောင် ပြုလုပ်နိုင်သည်။ဤလေ့လာမှုတွင်၊ C2H4 ၏ FE သည် Cu2O ပါးလွှာသောဖလင်၏အထူ 0.9 မှ 8.8 μm မှ 40 မှ 22% အထိ လျော့ကျသွားသည်ကို တွေ့ရှိခဲ့သည်။၎င်းသည် Cu2O အထူတိုးလာသည်နှင့်အမျှ ပေါင်းစပ်ညှိနှိုင်းထားသော Cu နည်းပါးခြင်းကြောင့်ဖြစ်သည်။ဤညှိနှိုင်းမထားသော အက်တမ်များသည် H နှင့် ခိုင်ခိုင်မာမာ ချည်နှောင်နိုင်ပြီး၊ ထို့ကြောင့်၊ ဟိုက်ဒရိုဂျင် ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်အတွက် C─C ချိတ်ဆက်မှုထက် ပိုနှစ်သက်သည်။အောက်ဆိုဒ်မှရရှိသောကြေးနီဓာတ်ကူပစ္စည်းသည် မျက်နှာပြင်ပုံသဏ္ဍာန်ပြန်လည်တည်ဆောက်မှုမှတစ်ဆင့် C2H4 ရွေးချယ်မှုအား သိသိသာသာတိုးမြှင့်ပေးနိုင်ကြောင်း သက်သေပြခဲ့သည်။အောက်ဆိုဒ်မှရရှိသော ဓာတ်ကူပစ္စည်းများကို အသုံးပြု၍ အီသိန်း (C2H6) ကိုလည်း အီလက်ထရွန်း (34) တွင် palladium(II) chloride (PdCl2) additive ၏အကူအညီဖြင့် ရွေးချယ်ထုတ်လုပ်ထားပါသည်။Cu2O မှရရှိသော Cu ၏မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ စုပ်ယူထားသော PdClx သည် C2H6 ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်အတွက် အရေးပါသောအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်နေကြောင်းပြသခဲ့သည်။အထူးသဖြင့်၊ CO2 ကို ပထမဆုံး Cu2O မှရရှိသော တက်ကြွသော Cu ဆိုက်များတွင် C2H4 သို့ လျှော့ချလိုက်ပြီး C2H4 ကို စုပ်ယူထားသော PdClx ၏အကူအညီဖြင့် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဖြင့် C2H6 ကိုထုတ်လုပ်မည်ဖြစ်သည်။PdCl2 ၏အကူအညီဖြင့် C2H6 ၏ FE သည် <1 မှ 30.1% သို့ တိုးလာသည်။ဤအလုပ်သည် ကောင်းစွာသတ်မှတ်ထားသော ECR ဓာတ်ကူပစ္စည်းနှင့် အီလက်ထရွန်းဒြပ်ပေါင်း၏ သီးခြား C2+ ထုတ်ကုန်ထုတ်လုပ်ခြင်းအတွက် အခွင့်အလမ်းသစ်များကို ဖွင့်ပေးနိုင်ကြောင်း အကြံပြုထားသည်။

ရုပ်ပုံသဏ္ဍာန်နှင့်/သို့မဟုတ် ဖွဲ့စည်းပုံစည်းမျဉ်းများသည် ဓာတ်ပစ္စည်းများရွေးချယ်မှုနှင့် လုပ်ဆောင်ချက်ကို ပြုပြင်ပြောင်းလဲရန် အခြားအခြားရွေးချယ်စရာဗျူဟာကို ကိုယ်စားပြုသည်။ဓာတ်ကူပစ္စည်း၏ အရွယ်အစား၊ ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် အသွင်သဏ္ဌာန်များကို ထိန်းချုပ်ခြင်းအား ECR စွမ်းဆောင်ရည် မြှင့်တင်မှုအတွက် ကျယ်ပြန့်စွာ သရုပ်ပြထားပါသည်။ဥပမာအားဖြင့်၊ Cu(100) facet သည် C2H4 မျိုးဆက်အတွက် ပင်ကိုယ်အားဖြင့် ဦးစားပေးဖြစ်ပြီး Cu(111) ဓာတ်ကူပစ္စည်းမှ လွှမ်းမိုးထားသော ထုတ်ကုန်မှာ မီသိန်း (CH4) (87) ဖြစ်သည်။ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် အရွယ်အစားအမျိုးမျိုးရှိသော Cu nanocrystals များကို လေ့လာမှုတစ်ခုတွင် Buonsanti နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက် (58) တို့သည် Cube-shaped copper nanocrystals များတွင် C2H4 ရွေးခြယ်မှု၏ nonmonotonic size မှီခိုမှုကို ဖော်ပြခဲ့သည် (ပုံ။ 5A)။ပင်ကိုယ်အားဖြင့်၊ ကုဗ Cu nanocrystals များသည် (100) facet ၏ လွှမ်းမိုးမှုကြောင့် လုံးပတ် Cu nanocrystals များထက် ပိုမိုမြင့်မားသော C2H4 လုပ်ဆောင်ချက်နှင့် ရွေးချယ်နိုင်စွမ်းကို ပြသခဲ့သည်။ကုဗ Cu ၏သေးငယ်သောပုံဆောင်ခဲအရွယ်အစားသည် ထောင့်များ၊ ခြေလှမ်းများနှင့် kinks များကဲ့သို့ ပေါင်းစပ်နိမ့်သောမျက်နှာပြင်နေရာများ၏ အာရုံစူးစိုက်မှုတိုးလာခြင်းကြောင့် ပိုမိုမြင့်မားသောလုပ်ဆောင်ချက်ကို ပေးစွမ်းနိုင်သည်။သို့သော်၊ ပေါင်းစပ်ထားသောဆိုဒ်များ၏ ပြင်းထန်သော ဓာတုဗေဒစုပ်ယူမှုမှာ မြင့်မားသော H2 နှင့် CO ရွေးချယ်နိုင်မှုတို့နှင့်အတူ ပါ၀င်သောကြောင့် အလုံးစုံ ဟိုက်ဒရိုကာဗွန် FE လျော့နည်းစေသည်။အခြားတစ်ဖက်တွင်၊ အစွန်းဆိုက်များနှင့် လေယာဉ်ဆိုက်များ၏ အချိုးသည် C2H4 ထုတ်လုပ်မှု၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို ထိခိုက်စေသည့် အမှုန်အရွယ်အစားများ တိုးလာသဖြင့် လျော့ကျသွားသည်။44-nm အစွန်းအရှည်ရှိသော အလယ်အလတ်အရွယ် ကြေးနီနာနိုကုဗက်စ်များသည် အမှုန်အရွယ်အစားနှင့် အစွန်းဆိုဒ်များ၏ သိပ်သည်းဆတို့ကြား ချိန်ခွင်လျှာအတွက် အမြင့်ဆုံး C2H4 ရွေးချယ်နိုင်မှုကို ပြသနိုင်ခဲ့ကြောင်း စာရေးသူ သရုပ်ပြခဲ့သည်။ထို့အပြင်၊ morphology သည် ECR အတွင်း ဒေသဆိုင်ရာ pH နှင့် အစုလိုက်အပြုံလိုက် သယ်ယူပို့ဆောင်ရေးကို ထိခိုက်စေနိုင်သည်။ဓာတ်ကူပစ္စည်းမျက်နှာပြင်အနီးတစ်ဝိုက်ရှိ မြင့်မားသောဒေသခံ pH သည် စက်ရုံအတွင်းမှထုတ်ပေးသော OH- ကြောင့်ဖြစ်ရသည့် ပရိုတွန်ပါဝင်သော တုံ့ပြန်မှုလမ်းကြောင်းကို ဖိနှိပ်ကြောင်း သရုပ်ပြထားသည်။ရလဒ်အနေဖြင့် C2+ ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်ဖွဲ့စည်းခြင်းကို *CO မှေးမှိန်ခြင်းမှတစ်ဆင့် မြှင့်တင်နိုင်ပြီး၊ *COH အလယ်အလတ်မှ CH4 ဖြစ်ပေါ်လာခြင်းကို ဟန့်တားနိုင်သည်။ကြေးနီ nanowire arrays (ပုံ။ 5B) သည် ဒေသတွင်း pH (68) တိုးလာစေရန် သရုပ်ပြထားပါသည်။အသုံးများသော အီလက်ထရောနစ်တစ်ခုအနေဖြင့်၊ CO2 ပြည့်ဝသော ပိုတက်စီယမ်ဘစ်ကာဗွန်နိတ် (KHCO3) ပျော်ရည်သည် ဒေသခံ OH− (HCO3− + OH− = CO32− + H2O) ကို လျင်မြန်စွာ ပျက်ပြယ်စေပြီး ဒေသဆိုင်ရာ pH ကို လျော့နည်းစေသည်။ရှည်လျားသောသေးငယ်သောဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံနှင့်အတူ၊ Cu nanowire arrays များထဲသို့ HCO3- ပျံ့နှံ့မှုကို တစ်နည်းနည်းဖြင့် လျော့ပါးသွားစေနိုင်ပြီး၊ သို့မှသာ local OH- အတွက် ကြားနေအကျိုးသက်ရောက်မှုကို အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ ဖိနှိပ်နိုင်မည်ဖြစ်သည်။အလားတူမူအရ၊ တိကျစွာထိန်းချုပ်ထားသော mesopores (ပုံ. 5C) ဖြင့် ကြေးနီကွက်များသည် C2H4 သို့မဟုတ် C2H6 ထုတ်လုပ်မှုအတွက် မြှင့်တင်ထားသော FE (32) ကို သရုပ်ပြသည်။Electrode မျက်နှာပြင်ရှိ local pH သည် ချွေးပေါက်အကျယ်ကို ကျဉ်းမြောင်းစေခြင်းဖြင့် တိုးလာနိုင်သည်ကို ပြသခဲ့ပြီး C1 ထုတ်ကုန် FE လျော့နည်းသွားကာ C2 ထုတ်ကုန် FE ကို မြှင့်တင်နိုင်သည်ကို ပြသခဲ့သည်။ထို့အပြင်၊ ချွေးပေါက်အတိမ်အနက်ကိုတိုးမြှင့်ခြင်းဖြင့်၊ အဓိကလျှော့ချထုတ်ကုန်ကို C2H4 မှ C2H6 သို့ချိန်ညှိနိုင်သည်။C2H6 ၏ FE သည် 46% အထိမြင့်မားခဲ့သည်။ECR ကာလအတွင်း ချွေးပေါက်အတွင်း ဓာတုပစ္စည်းများကို ချုပ်နှောင်ထားသောကြောင့်၊ ပိုမိုနက်ရှိုင်းသော ချွေးပေါက်များကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော အဓိက ကြားခံပစ္စည်းများကို ကြာရှည်စွာ သိုလှောင်ထားနိုင်ခြင်းကြောင့် C2 ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်ကို ရွေးချယ်နိုင်မှု မြင့်မားရခြင်း၏ အဓိကအကြောင်းရင်းအဖြစ် ရှင်းပြခဲ့သည်။CuI မှရရှိသော Cu နာနိုဖိုင်ဘာများသည် C2H6 (FE = 30% တွင် −0.735 V နှင့် RHE) (89) ဆီသို့ မြင့်မားသောရွေးချယ်နိုင်စွမ်းကို ပြသခဲ့သည်။CuI မှရရှိသော Cu nanofibers များ၏ anisotropic morphology နှင့် မြင့်မားသော မျက်နှာပြင်ကြမ်းတမ်းမှုသည် စုပ်ယူခံရသော H2 ၏ ထောင်ချောက်စွမ်းဆောင်ရည်ကို တိုးတက်စေပြီး C2H6 ၏ FE ကို တိုးမြင့်စေသည်။

(A မှ C) Morphology သို့မဟုတ် ဖွဲ့စည်းပုံသက်ရောက်မှု။(က) အက်တမ်၏သိပ်သည်းဆ (ဘယ်ဝင်ရိုး) နှင့် အစွန်းဆိုဒ်များ (Nedge) ရှိ အက်တမ်အချိုးအစား (100) လေယာဉ်ပေါ်ရှိ အက်တမ် (N100) (ညာဘက်ဝင်ရိုး) (d) နှင့် ဆက်စပ်မှု။John Wiley and Sons (58) ထံမှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေသည်။(ခ) ရုပ်ပုံသဏ္ဍာန်၏ အစီအစဥ်သည် pH ပြောင်းလဲခြင်းကြောင့် ဖြစ်သည်။John Wiley and Sons (68) ထံမှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေသည်။(ဂ) မတူညီသော ချွေးပေါက်အရွယ်အစားနှင့် အတိမ်အနက်ရှိသော mesopore ကြေးနီ၏ ထုတ်ကုန်ရွေးချယ်မှု။John Wiley and Sons (32) ထံမှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေသည်။(D to H) Ligand သက်ရောက်မှု။(D နှင့် E) ECR သည် −1.9 V တွင် အမျိုးမျိုးသော အမိုင်နိုအက်ဆစ် (D) သို့မဟုတ် ပြုပြင်မွမ်းမံထားသော ကြေးနီ nanowire (Cu NW) တွင် −1.9 V. Royal Society of Chemistry (35) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်လုပ်သည်။(စ) Cu(35) တွင် မတူညီသော စုပ်ယူနိုင်စွမ်းရှိသော halide electrolytes များတွင် C2H4 ၏ ထုတ်လုပ်မှုနှုန်းများ။American Chemical Society (91) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေသည်။NHE၊ ပုံမှန် ဟိုက်ဒရိုဂျင် လျှပ်ကူးပစ္စည်း။(ဆ) C2H4 နှင့် CO ၏ FE သည် KOH electrolytes ၏ မတူညီသောပြင်းအားများနှင့် (H) Tafel slope တွင် KOH electrolytes များ၏ မတူညီသောပြင်းအားများဖြစ်သည်။(G) နှင့် (H) ကို American Association for the Advancement of Science (AAAS) (33) မှ ပြန်ထုတ်ပေးပါသည်။

သေးငယ်သော မော်လီကျူးများကို အသုံးပြု၍ ဓာတ်ကူပစ္စည်း မျက်နှာပြင် ပြုပြင်မွမ်းမံခြင်းသည် ECR ၏ လျှပ်စစ်ဓာတု စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ရန် အခြားသော လူသိများသော နည်းဗျူဟာဖြစ်သည်။ဤနည်းဗျူဟာသည် မျက်နှာပြင် ligand နှင့် အလယ်အလတ်ကြား အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှုကြောင့် အဓိကကြားခံများကို တည်ငြိမ်စေမည့် ဓာတ်ကူပစ္စည်းမျက်နှာပြင်အနီးရှိ သေးငယ်သောပတ်ဝန်းကျင်ကို လွှမ်းမိုးနိုင်သည်။ECR (35) ကိုမြှင့်တင်ရန် Amine အား ပြုပြင်မွမ်းမံသူအဖြစ် အစီရင်ခံထားသည်။glycine (Gly), dl-alanine (Ala), dl-leucine (Leu), dl-tryptophan (Tyr), dl-arginine (Arg), နှင့် dl-tryptophan (Trp) အပါအဝင် အမျိုးမျိုးသော အမိုင်နိုအက်ဆစ်များကို စုံစမ်းစစ်ဆေးခဲ့ပြီး၊ ကြေးနီနာနိုဝိုင်ယာများပေါ်တွင် ၎င်းတို့၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုများကို လေ့လာပါ (၃၅)။ပုံ 5D တွင်ပြသထားသည့်အတိုင်း၊ အမိုင်နိုအက်ဆစ်-အခြေခံသည့် ligands များအားလုံးသည် C2+ ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်များ၏ရွေးချယ်နိုင်စွမ်းကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေပါသည်။ထိုသို့သော မြှင့်တင်မှုသည် အမိုင်နိုအက်ဆစ်ရှိ ─COOH နှင့် ─NH2 လုပ်ဆောင်နိုင်သော အုပ်စုများသည် ECR ၏ ပိုမိုကောင်းမွန်သော ရွေးချယ်နိုင်စွမ်းအတွက် တာဝန်ရှိသည်ဟု အကြံပြုပါသည်။Cu မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ အမိုင်နိုအက်ဆစ်စုပ်ယူမှုကို ─COOH နှင့် ─NH2 အုပ်စု (35, 90) နှစ်ခုလုံးဖြင့် အောင်မြင်ကြောင်း ယခင်အစီရင်ခံစာများတွင် သရုပ်ဖော်ထားသည်။Stearic acid (C17H35COOH, RCO2H) သည် ─COOH အုပ်စုသာ ပါ၀င်သော ─COOH ၏ အခန်းကဏ္ဍကို ဖော်ထုတ်ရန် ရွေးချယ်ခဲ့သည်။a-anthraquinone diazonium ဆား (AQ)၊ o-nitrobenzene diazonium ဆား (PhNO2) နှင့် dodecyl mercaptan (C12H25SH, RSH) ကဲ့သို့သော အခြားသော မွမ်းမံပြင်ဆင်မှုများကို ─COOH နှင့် ─NH2 အုပ်စုများ မပါဝင်သည့်လည်း စူးစမ်းလေ့လာခဲ့သည်။သို့သော်၊ ၎င်းတို့အားလုံးသည် C2+ ဟိုက်ဒရိုကာဗွန် FE တိုးတက်မှု (ပုံ. 5E) အတွက် အပြုသဘောမဆောင်ခဲ့ပါ။သီအိုရီအရ တွက်ချက်မှုများအရ ─ NH3+ အုပ်စုများသည် ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုးများကဲ့သို့သော ၎င်းတို့၏ ပြင်းထန်သော အပြန်အလှန်တုံ့ပြန်မှုကြောင့် *CHO အလယ်အလတ်ကို တည်ငြိမ်စေနိုင်ကြောင်း ဖော်ပြခဲ့သည်။halide ions များကို electrolyte အတွင်းသို့ နိဒါန်းပျိုးခြင်းသည် ဓာတ်ကူပစ္စည်းများကို ပြုပြင်မွမ်းမံရန် အခြားနည်းလမ်းဖြစ်သည် (91, 92)။ပုံ 5F တွင်ပြသထားသည့်အတိုင်း၊ ပလာစမာ-အသက်သွင်းထားသော Cu တွင် C2H4 ထုတ်လုပ်မှုနှုန်းသည် halide additives များ၏အကူအညီဖြင့် သိသိသာသာတိုးလာနိုင်သည်။Cu(100) facet (91) တွင် I−, Br−, နှင့် Cl− တို့၏ သက်ဆိုင်ရာ adsorption စွမ်းအင်နှင့် သဘောတူညီချက်အရ I− ion သည် Br− နှင့် Cl− ထက် ပိုမိုတက်ကြွကြောင်း ပြသခဲ့သည်။halides အပြင်၊ ဟိုက်ဒရော့ဆိုဒ်အိုင်းယွန်းသည် C2H4 ရွေးချယ်မှုအပေါ် အပြုသဘောဆောင်သော အကျိုးသက်ရောက်မှုကို ပြသခဲ့သည်။မကြာသေးမီက၊ Sargent နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက် (33) တို့သည် စီးဆင်းမှုဆဲလ်တစ်ခုတွင် စုစည်းပိုတက်စီယမ်ဟိုက်ဒရောဆိုဒ် (KOH) အီလက်ထရောနစ် (10 M အထိ) ကို အသုံးပြု၍ CO2-to-C2H4 သို့ 70% FE ဖြင့် CO2-to-C2H4 ပြောင်းလဲမှုကို အစီရင်ခံခဲ့သည်။ပုံ 5G တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း 10 M KOH တွင် CO နှင့် C2H4 ၏စတင်နိုင်ခြေသည် 1 M KOH နှင့်နှိုင်းယှဉ်လျှင် များစွာနိမ့်ပါသည်။ထို့အပြင်၊ C2H4 ဖွဲ့စည်းခြင်း၏ Tafel တောင်စောင်းများသည် ဟိုက်ဒရော့ဆိုဒ်ပါဝင်မှု (135 mV ဆယ်စုနှစ်−1 M KOH တွင် 1 တွင် 1 နှင့် 10 M KOH တွင် 1 တွင် 65 mV ဆယ်စုနှစ်- 1)) ဟိုက်ဒရော့ဆိုဒ်ပါဝင်မှုတိုးလာသဖြင့် လျော့နည်းသွားသည်၊ အဆင့်သတ်မှတ်ခြင်း။သိပ်သည်းမှုဆိုင်ရာ သီအိုရီ (DFT) ရလဒ်များသည် စုစည်းထားသော ဟိုက်ဒရောဆိုဒ်ပါဝင်မှုသည် CO အလယ်အလတ်၏ ပေါင်းစပ်စွမ်းအင်ကို လျှော့ချနိုင်ပြီး စုပ်ယူထားသော OCCO ကြားခံများအတွင်းရှိ ကာဗွန်အက်တမ်နှစ်ခုကြားရှိ တာဝန်ခံမညီမျှမှုကိုလည်း တိုးမြင့်စေကြောင်း သက်သေပြခဲ့သည်။ရလဒ်အနေဖြင့် OCCO အလယ်အလတ်သည် ပိုမိုအားကောင်းသော dipole ဆွဲဆောင်မှုမှတစ်ဆင့် ပိုမိုတည်ငြိမ်သွားမည်ဖြစ်ပြီး၊ ထို့နောက် CO dimerization အတွက် သက်ဝင်လှုပ်ရှားစွမ်းအင်အတားအဆီးကို နည်းပါးသွားစေပြီး အလုံးစုံစွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ပေးမည်ဖြစ်သည်။

အီသနော (CH3CH2OH) ကဲ့သို့သော C2+ အောက်ဆီဂျင်ဓာတ်ငွေ့များသည် အလွန်တန်ဖိုးကြီးသော ECR ထုတ်ကုန်များ၏ အဓိကအမျိုးအစားဖြစ်သည်။အီသနော၏ စက်မှုပေါင်းစပ်မှုမှာ စွမ်းအင်သုံး လုပ်ငန်းစဉ်ဖြစ်ပြီး အီသလင်း သို့မဟုတ် စိုက်ပျိုးရေး အစားအစာ (40) အများအပြားကိုလည်း စားသုံးပါသည်။ထို့ကြောင့်၊ CO2 မှ အီသနော သို့မဟုတ် အခြား C2+ အောက်ဆီဂျင်ဓာတ်ငွေ့၏ electrocatalytic ထုတ်လုပ်မှုသည် စီးပွားရေးနှင့် ပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာ အဓိပ္ပါယ်များစွာကို ဖြစ်စေသည်။ECR မှ အီသနောမျိုးဆက်သည် *C2H3O (43) ဖြစ်သည့် C2H4 နှင့် နောက်ဆုံးအလယ်အလတ်ကို မျှဝေထားသောကြောင့်၊ ဤကြားခံ၏ရွေးချယ်ထားသော ဟိုက်ဒရိုဂျင်သည် ECR လမ်းကြောင်းများကို C2H4 မှ အရက်များ (64) သို့ ပြောင်းနိုင်သည်။သို့သော်၊ စနစ်အများစုတွင်၊ C2+ အောက်ဆီဂျင်အတွက် ရွေးချယ်နိုင်မှုသည် ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်များ (31၊ 37၊ 39၊ 41၊ 42၊ 67) ထက် များစွာနိမ့်သည်။ထို့ကြောင့်၊ ဤကဏ္ဍတွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် အထင်ကြီးလောက်စရာ C2+ အောက်ဆီဂျင် FE 25% ကျော်ကို ရရှိနိုင်သည့် electrocatalyst ဒီဇိုင်းဗျူဟာများကို မီးမောင်းထိုးပြပါမည်။

အထက်တွင်ဖော်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ ကောင်းမွန်စွာဒီဇိုင်းပြုလုပ်ထားသော bimetallic ဓာတ်ကူပစ္စည်းများသည် C2+ ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်ထုတ်လုပ်မှုအတွက် ရွေးချယ်နိုင်စွမ်းနှင့် လုပ်ဆောင်ချက်များကို မြှင့်တင်ပေးနိုင်ပါသည်။C2+ အောက်ဆီဂျင် (38, 93, 94) အတွက် electrocatalytic စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ရန်အတွက် အလားတူသော်လည်း ထပ်တူမဟုတ်သော နည်းဗျူဟာကိုလည်း အသုံးပြုထားသည်။ဥပမာအားဖြင့်၊ Ag-incorporated Cu-Cu2O ဓာတ်ကူပစ္စည်းများသည် ညှိယူနိုင်သော အီသနောရွေးချယ်နိုင်စွမ်းကို ပြသခဲ့ပြီး အမြင့်ဆုံး အီသနော FE မှာ 34.15% (95) ဖြစ်သည်။Ag/Cu အက်တမ်အချိုးအစားအစား အဆင့်-ရောစပ်ထားသော Ag-Cu အလွိုင်းရှိ biphasic နယ်နိမိတ်ကို အီသနောကို ရွေးချယ်ထုတ်လုပ်ရန်အတွက် အဓိကအချက်အဖြစ် သတ်မှတ်ခဲ့သည်။Cu site သည် အဆင့်-ရောစပ်ထားသောပုံစံ (Ag-Cu2OPB) ဖြင့် Ag site နှင့် အလွန်နီးကပ်သောကြောင့်၊ အဆင့်-ရောစပ်ထားသောနမူနာအတွက် အီသနောကြားခံများဖွဲ့စည်းမှုနှုန်းကို အဆင့်ခွဲထားသော (Ag-Cu2OPS) နှင့် နှိုင်းယှဉ်လျှင် မြှင့်တင်နိုင်သည် ) ပိုမိုကောင်းမွန်သော အီသနော ထုတ်လုပ်မှုကို စွမ်းဆောင်နိုင်စေပါသည်။အီသနောအပြင်၊ Cu-Ag bimetallic NPs များသည် benzotriazole (93) ဖြည့်စွက်ခြင်းဖြင့် CO2 ကို acetate အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲရန် သရုပ်ပြခဲ့သည်။−1.33 V နှင့် RHE တွင်၊ acetate ၏ FE သည် 21.2% ဖြစ်သည်။ဤကိစ္စရပ်တွင် ဖြစ်နိုင်ချေရှိသော တုံ့ပြန်မှုလမ်းကြောင်းနှစ်ခုကို အဆိုပြုခဲ့သည်- တစ်ခုမှာ CO မှေးမှိန်ခြင်းအပေါ် အခြေခံပြီး နောက်တစ်ခုသည် တက်ကြွသော Ag ဆိုက်များတွင် CO အလယ်အလတ်ဖွဲ့စည်းခြင်း၏ အရေးပါသောအခန်းကဏ္ဍကို မီးမောင်းထိုးပြကာ CO ထည့်သွင်းမှုအပေါ် မူတည်ပါသည်။အီသနောထုတ်လုပ်မှုအတွက် အလားတူလေ့လာတွေ့ရှိချက်ကို Cu-Zn ဓာတ်ကူပစ္စည်း (ပုံ 6၊ A နှင့် B) တွင် အစီရင်ခံတင်ပြထားပါသည်။Zn-Cu သတ္တုစပ်ဓာတ်ကူပစ္စည်းများတွင် Zn ၏အကြောင်းအရာကို ချိန်ညှိခြင်းဖြင့်၊ Ethanol နှင့် C2H4 FE ၏အချိုးအစားကို 0.48 မှ 6 အတွင်း ကောင်းစွာထိန်းချုပ်နိုင်ပြီး C2+ အောက်ဆီဂျင်ပါဝင်သည့်နေရာများ၏ အရေးပါမှုကို အကြံပြုထားသည်။သတ္တုစပ်ဓာတ်ကူပစ္စည်းများ ဖွဲ့စည်းခြင်းသည် တစ်ခါတစ်ရံ အလိုမရှိနိုင်သော မက်ထရစ်ပစ္စည်းအပေါ် သက်ရောက်မှုကို လှုံ့ဆော်ပေးနိုင်သည်။ထို့ကြောင့်၊ bimetallic ဓာတ်ကူပစ္စည်းများဆီသို့ တိုက်ရိုက်လမ်းကြောင်းသည် အချို့သောပစ်မှတ်ထုတ်ကုန်များအတွက် ပို၍သင့်လျော်ပေမည်။Jaramillo နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက် (96) တို့သည် tandem catalysis အကျိုးသက်ရောက်မှုကို စုံစမ်းစစ်ဆေးရန်အတွက် ရွှေ NPs များကို တိုက်ရိုက်အပ်နှံခြင်းဖြင့် ပေါင်းစပ်ဖန်တီးထားသော ရိုးရှင်းသော Au-Cu bimetallic စနစ်တစ်ခုကို တည်ဆောက်ခဲ့သည်။bimetallic Au-Cu သည် C2+ အယ်လ်ကိုဟောများအတွက် ပေါင်းစပ်ရွေးချယ်မှုနှင့် လုပ်ဆောင်ချက်ကို ပြသခဲ့ပြီး ကြေးနီနှင့် ရွှေစင်နှင့် Au-Cu အလွိုင်းတို့ကို စွမ်းဆောင်နိုင်ခဲ့သည်။Cu foil နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက၊ bimetallic Au-Cu စနစ်သည် CO မျိုးဆက်အတွက် တက်ကြွသော Au NPs (ပုံ 6C) ရှိနေခြင်းကြောင့် ဒေသတွင်း CO အာရုံစူးစိုက်မှု တိုးလာကြောင်း ပြသခဲ့သည်။ရွှေသည် CO လျှော့ချရန်အတွက် တက်ကြွမှုမရှိသောကြောင့် Au-Cu bimetallic ဓာတ်ကူပစ္စည်းများအပေါ် မြှင့်တင်ထားသော C2+ အရက်ထုတ်လုပ်မှုနှုန်းကို tandem ဓာတ်ကူပစ္စည်း ယန္တရားတစ်ခုအဖြစ် သတ်မှတ်ခဲ့သည်။အထူးသဖြင့်၊ ရွှေ NPs များသည် Cu မျက်နှာပြင်အနီးရှိ ဒေသတွင်း CO ပြင်းအား မြင့်မားစွာ ထုတ်ပေးနိုင်သည်။ထို့နောက် ပေါများသောဒေသခံ CO မော်လီကျူးများကို Cu ဖြင့် C2+ အယ်လ်ကိုဟောသို့ ထပ်မံလျှော့ချနိုင်သည်။

(A မှ C) အလွိုင်းသက်ရောက်မှု။(က) အီသနောနှင့် C2H4 ၏ အများဆုံး FE နှင့် Cu-Zn သတ္တုစပ်အမျိုးမျိုးတွင် အီသနောနှင့် အီသလင်း၏ FE အချိုး။(ခ) Cu-Zn သတ္တုစပ်များတွင် အီသနော၏ တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း လက်ရှိသိပ်သည်းဆ။(A) နှင့် (B) ကို American Chemical Society (38) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေပါသည်။(ဂ) ရွှေ၊ ကြေးနီနှင့် Au-Cu bimetallic စနစ်တွင် CO2 လျှော့ချရေးနှင့် CO ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်နှုန်း။Nature Publishing Group (96) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေသည်။(D မှ L) ရုပ်ပုံသဏ္ဍာန် သို့မဟုတ် ဖွဲ့စည်းပုံသက်ရောက်မှု။(ဃ) သတ္တုအိုင်းယွန်း စက်ဘီးစီးနည်း၏ သရုပ်ဖော်ပုံ။(E နှင့် F) ECR အခြေအနေများအောက်တွင် ကြိုတင်လျှော့ချခြင်း 100-cycle Cu ၏ SEM ပုံများ။(ဆ) TEM နှင့် ရွေးချယ်ထားသော ဧရိယာ အီလက်ထရွန် ကွဲလွဲမှုတို့သည် Cu(100) ကို ထိတွေ့ပြီး Cu(100)၊ Cu(111) နှင့် Cu(211) အသွင်အပြင်များအတွက် *OCCO နှင့် *OCHO ဖွဲ့စည်းမှုအတွက် အခမဲ့စွမ်းအင် (H) အခမဲ့ဖြစ်ကြောင်း အကြံပြုထားသည်။(ဃ) မှ (G) ကို Nature Publishing Group (42) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေပါသည်။(၁) Cu(111)၊ Cu(751) နှင့် Cu(100) တွင် အလားအလာရှိသော လုပ်ဆောင်မှုအဖြစ် အောက်ဆီဂျင်နှင့် ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်အချိုးအစား။(ည) Cu(111)၊ Cu(100) နှင့် Cu(751) အတွက် ညှိနှိုင်းနံပါတ်များ။(၁) နှင့် (J) ကို အမျိုးသားသိပ္ပံအကယ်ဒမီ (၉၇) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေသည်။(ဋ) Cu NPs မှ ကုဗနှင့်တူသော ကြေးနီသို့ အသွင်ပြောင်းရေး လုပ်ငန်းစဉ်။National Academy of Sciences (98) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေသည်။(L) ECR ရှေ့နှင့်နောက်တွင် nanoendritic ကြေးနီ၏ SEM ပုံများ။American Chemical Society (99) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေသည်။

electrocatalysts များအတွက် crystal facets ၏ရွေးချယ်ထားသော ထိတွေ့မှုကို တိကျသော ECR ထုတ်ကုန်များဆီသို့ မြှင့်တင်ပေးထားသော FE ကိုရရှိရန် ထိရောက်ပြီး ရိုးရှင်းသောချဉ်းကပ်မှုအဖြစ် သရုပ်ပြပြီး အခြေခံနားလည်မှုအတွက် အရေးကြီးသောနည်းလမ်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ရိုးရှင်းသော်လည်း အရွယ်တင်နိုင်သော သတ္တုဓာတ်တစ်မျိုးတည်း၏ ပေါင်းစပ်မှုသည် စိန်ခေါ်မှုဖြစ်သည်။ဘက်ထရီများအတွက် galvanostatic charging-discharge (GCD) လုပ်ထုံးလုပ်နည်းဖြင့် မှုတ်သွင်းထားသော၊ ကျွန်ုပ်တို့အဖွဲ့သည် Cu catalyst (42) ၏ ပုံဆောင်ခဲကို ရွေးချယ်ဖော်ထုတ်ရန်အတွက် သတ္တုအိုင်းယွန်း စက်ဘီးစီးနည်း (ပုံ 6D) ကို တီထွင်ခဲ့သည်။100 GCD လည်ပတ်ပြီးနောက်၊ သိပ်သည်းသော Cu nanocube အခင်းအကျင်းကို Cu foil တွင် ထိတွေ့မှု (100) အသွင်အပြင် (ပုံ. 6၊ E မှ G) ဖြင့် ဖွဲ့စည်းခဲ့သည်။100-cycle catalyst သည် အလုံးစုံ C2+ အယ်လ်ကိုဟော FE ၏ 30% ကျော်နှင့် သက်ဆိုင်သော C2+ alcohol current density 20 mA cm−2 ထက်ပိုသည်ကို တင်ပြသည်။သို့ရာတွင်၊ (100) facet ၏ အချိုးနိမ့်သော 10-cycle Cu သည် C2+ အရက် FE ကို ~10% သာ ပေးသည်။ပုံ 6H တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း Cu(100) နှင့် stepped (211) facets သည် Cu(111) ထက် C─C coupling အတွက် ပိုအဆင်ပြေကြောင်း DFT သရုပ်ဖော်ပုံက အတည်ပြုခဲ့သည်။မတူညီသော ထိတွေ့မျက်နှာပြင်များပါရှိသော မော်ဒယ်ဓာတ်ကူပစ္စည်း၊ epitaxial Cu ဖလင်ကို C2+ အောက်ဆီဂျင်ထုတ်လုပ်ခြင်းဆိုင်ရာ တက်ကြွသော site motifs (ပုံ 6I) (97) ကို ဆုံးဖြတ်ရန် အသုံးပြုထားပါသည်။အိမ်နီးချင်းနည်းပါးသော မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ CO* dimer သည် H* အက်တမ်များနှင့် ကပ်လျက်ရှိနေရန် ကိန်းဂဏန်းအရ နည်းပါးသောကြောင့်၊ အောက်ဆီဂျင်ပေါင်းစပ်ထားသော Cu ဆိုဒ်များသည် ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်များဖွဲ့စည်းခြင်းကို တားဆီးနိုင်ပြီး၊ ၎င်းသည် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ထုတ်ရန် ပိုမိုခက်ခဲသောကြောင့် C2+ အောက်ဆီဂျင် FE ကို ပိုမိုကောင်းမွန်လာစေပါသည်။ C─C သည် ၎င်း၏မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ECR ကြားခံကိရိယာများကို ပေါင်းစပ်ထားသည် (97)။Epitaxial Cu ရုပ်ရှင်လေ့လာမှုတွင် Cu(751) မျက်နှာရှိ ECR သည် ပိုမိုကောင်းမွန်သော အောက်ဆီဂျင်နှင့် ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်အချိုးကို ပြသခဲ့ကြောင်း အတည်ပြုခဲ့သည်။Cu (751) တွင် အနီးဆုံးအိမ်နီးချင်း နှစ်ကောင်၊ လေးခုနှင့် ခြောက်ခုတို့ အသီးသီး ပေါင်းစပ်ထားသော Cu atom ၏ တူညီသော ပျမ်းမျှညှိနှိုင်းနံပါတ် (ပုံ. 6J)၊ ဤအဆင့်မြှင့်တင်မှုကို Cu atom ဂျီသြမေတြီဟု သတ်မှတ်နိုင်သည်။ Cu (100) နှင့် Cu (111) မျက်နှာများ။C2+ အောက်ဆီဂျင်ဓာတ် FE ကို တိုးတက်ကောင်းမွန်အောင် လုပ်ဆောင်ရန်အတွက်လည်း အသွင်သဏ္ဌာန်ဆိုင်ရာ ပြန်လည်တည်ဆောက်မှုကိုလည်း အသုံးပြုခဲ့သည်။တက်ကြွသော Cube နှင့်တူသော Cu ဓာတ်ကူပစ္စည်းကို Yang နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက် (98) မှ တီထွင်ခဲ့ပြီး C─C coupling စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပိုမိုကောင်းမွန်လာစေသည်။အသေးစိတ်အားဖြင့်၊ မတူညီသော loading များဖြင့် monodisperse Cu NPs (6.7 nm) ကို ECR အတွက် အထောက်အကူအဖြစ် ကာဗွန်စက္ကူပံ့ပိုးမှုပေါ်သို့ အပ်နှံခဲ့သည်။Cu NP loading တိုးလာသည်နှင့်အမျှ C2+ အောက်ဆီဂျင် FE ၏ FE တိုးလာသည်ကို သတိပြုမိသည်။မြင့်မားသော loading အခြေအနေများအောက်တွင် Cu NPs များ ထူထပ်စွာထုပ်ပိုးထားသော ECR ကာလအတွင်း situ morphological အသွင်ပြောင်းမှုတွင် ဖြစ်ပေါ်ခဲ့သည်၊ ၎င်းတွင် Cube-like morphologies သည် နောက်ဆုံးပေါ်ပေါက်ခဲ့သည် (ပုံ။ 6K)။အသစ်ဖွဲ့စည်းထားသော ဤဖွဲ့စည်းပုံသည် လျှပ်စီးကြောင်းဓာတ်ကို ပိုမိုတက်ကြွစေကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။Tafel ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုတွင် CO မှေးမှိန်ခြင်းသည် C2 ထုတ်ကုန်ဖွဲ့စည်းခြင်းအတွက် နှုန်းသတ်မှတ်သည့်အဆင့်ဖြစ်ကြောင်း အကြံပြုထားသော်လည်း n-propanol သည် ဤဓာတ်ကူပစ္စည်းစနစ်တွင် သီးခြားလမ်းကြောင်းတစ်ခုကို ပြသထားသည်။Nanodendritic ကြေးနီသည် C2+ အောက်ဆီဂျင်ထုတ်လုပ်မှု (99) အတွက် morphology ထိန်းချုပ်မှု၏ အရေးပါမှုကို ပြသသည့် အခြားဥပမာတစ်ခုဖြစ်သည်။အတိုချုပ်အားဖြင့်၊ C2+ အရက်အတွက် ကောင်းစွာသတ်မှတ်ထားသော ကြေးနီနာနိုဒရစ် (ပုံ။ 6L) ၏ စုစုပေါင်း FE သည် −1.0 V နှင့် RHE တွင် 25% ခန့်ဖြစ်သည်။အထင်ကြီးလောက်စရာ n-propanol FE ၏ 13% ကို −0.9 V တွင် ရရှိနိုင်သည်။ Cu အက်တမ်၏ မြင့်မားသော လုပ်ဆောင်ချက်ကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားပါက ECR ကာလအတွင်း ကြေးနီအခြေခံဓာတ်ကူပစ္စည်းများသည် အထူးသဖြင့် စွမ်းအားလွန်ကဲစွာ မြင့်မားသောအချိန်တွင် တည်ဆောက်ပုံပျက်စီးခြင်းမှ အမြဲခံစားရလေ့ရှိသည်။ တည်ငြိမ်မှု။သို့သော်၊ ထိုကဲ့သို့သော နာနိုဒင်ဒရစ်ကြေးနီသည် အရက်ထုတ်လုပ်မှုအတွက် ကောင်းမွန်သောတည်ငြိမ်မှုကိုပြသပြီး ၆ နာရီအတွင်း အရက် FE သည် ~ 24% ကိုပြသသည်။

အက်တမ် လစ်လပ်များနှင့် အစွန်းအထင်းများ ကဲ့သို့သော လျှပ်စစ်ဓာတ်ပစ္စည်းများ၏ ချို့ယွင်းချက်များသည် သမားရိုးကျမဟုတ်သော ECR ကြားခံပစ္စည်းများကို စုပ်ယူနိုင်ခြေကို ပြသပြီး အောက်စီဂျင်များဆီသို့ သက်ဆိုင်သော လမ်းကြောင်းကို ရွေးချယ်၍ မြှင့်တင်ပေးခြင်း (29၊ 43၊ 100)။အီသလင်းနှင့် အီသနောထုတ်လုပ်မှုအတွက် အလားအလာရှိသော နောက်ဆုံးအဆင့်ဖြစ်သည့် *C2H3O ကို နမူနာအဖြစ် Sargent နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက် (43) တို့က core-shell Cu electrocatalyst တွင် ချို့ယွင်းချက်များ၏ အခန်းကဏ္ဍကို အသေးစိတ်လေ့လာခဲ့သည်။၎င်းတို့သည် သီအိုရီအရ အီသီလင်းနှင့် အီသနောဖွဲ့စည်းမှုအတွက် တုံ့ပြန်စွမ်းအင်အတားအဆီးများသည် အစောပိုင်း C─C အချိတ်အဆက်အဆင့် (0.5-V လွန်ကဲသော) (ပုံ. 7A) တွင် အလားတူဖြစ်ကြောင်း ပြသခဲ့သည်။ထိုသို့သောအခြေအနေအောက်တွင်၊ ကြေးနီလစ်လပ်နေရာအား နိဒါန်းပျိုးခြင်းသည် အီသလင်းဖွဲ့စည်းမှုအတွက် စွမ်းအင်အတားအဆီးကို အနည်းငယ်တိုးလာစေသော်လည်း အီသနောမျိုးဆက်အပေါ် လွှမ်းမိုးမှုမရှိကြောင်း (ပုံ 7B)။သို့သော်၊ ပုံ 7C တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ မြေလွတ်နှင့် မြေအောက်မျက်နှာပြင်ရှိ ဆာလဖာအစွန်းအထင်းရှိသော ကြေးနီဓာတ်ကူပစ္စည်းများသည် အီသလင်းလမ်းကြောင်းအတွက် စွမ်းအင်အတားအဆီးကို သိသာထင်ရှားစွာ တိုးလာစေပြီး ၎င်းအား အပူချိန်အား လျော့ပါးစေပါသည်။သို့သော်၊ ထိုသို့သော ပြုပြင်မွမ်းမံမှုသည် အီသနောလမ်းကြောင်းအပေါ်တွင် အားနည်းသောအကျိုးသက်ရောက်မှုကို ပြသခဲ့သည်။ဤဖြစ်စဉ်ကို ထပ်မံစမ်းသပ်စစ်ဆေးခဲ့ပါသည်။များပြားလှသော မျက်နှာပြင်နေရာလွတ်များ (Cu2S-Cu-V; Fig. 7D) ဖြင့် core-shell ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ထားသော Cu2S-Cu ကို ပေါင်းစပ်ဖန်တီးထားပါသည်။အယ်လ်ကိုဟောနှင့် အီသီလင်းအချိုးသည် ဗလာ Cu NPs တွင် 0.18 မှ 0.34 သို့ လစ်လပ်နေသော Cu2S-Cu တွင် 0.34 သို့ တိုးလာပြီး Cu2S-Cu-V တွင် 1.21 သို့ တိုးလာသည်၊ သို့သော် ဓာတ်ကူပစ္စည်းအားလုံးအတွက် C2+ ထုတ်ကုန်များ၏ စုစုပေါင်း FE သည် တူညီနေသည် (ပုံ 7E) .ဤလေ့လာတွေ့ရှိချက်သည် DFT ရလဒ်နှင့် ကိုက်ညီသော Ethylene ထုတ်လုပ်မှုကို နှိမ်နှင်းခြင်းနှင့် ဆက်စပ်မှုရှိကြောင်း၊ထို့အပြင်၊ ECR အတွက် ကာဗွန်စစ်စစ်သည် သတ္တုမပါသော ကာဗွန်ဓာတ်ကူပစ္စည်းအတွက် ချို့ယွင်းချက် အင်ဂျင်နီယာသည် ပိုမိုအရေးကြီးသော အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ပါသည်။နိုက်ထရိုဂျင်နှင့် ဘိုရွန်ကဲ့သို့သော အ၀တ်များကို ကာဗွန်အခြေခံဓာတ်ကူပစ္စည်း (31၊ 43၊ 100) ၏ အီလက်ထရွန်နစ်ဖွဲ့စည်းပုံအား ပြောင်းလဲရန်အတွက် အသုံးပြုခဲ့သည်။ဥပမာအားဖြင့်၊ ဆီလီကွန်အလွှာပေါ်ရှိ နိုက်ထရိုဂျင်စွန်းထင်းသော နာနိုဒိုင်းမွန်း (NDD) ရုပ်ရှင်ကို Quan et al မှ တီထွင်ထုတ်လုပ်ခဲ့သည်။(29) ECR (ပုံ။ 7F) မှ ရွေးချယ်သော acetate ထုတ်လုပ်မှုအတွက်။acetate စတင်ခြင်းအလားအလာသည် −0.36 V နှင့် NDD ဓာတ်ကူပစ္စည်းကိုအသုံးပြုထားသော RHE ကဲ့သို့နိမ့်နေပြီး acetate အတွက် FE သည် −0.8 မှ −1.0 V နှင့် RHE အတွက် ဖြစ်နိုင်ခြေအကွာအဝေးတွင် 75% ထက်ပိုပါသည်။ဤကဲ့သို့ အထင်ကြီးလောက်သော တိုးတက်မှု၏ မူလဇစ်မြစ်ကို နားလည်ရန်၊ မတူညီသော နိုက်ထရိုဂျင်ပါဝင်မှုများ သို့မဟုတ် နိုက်ထရိုဂျင်မျိုးစိတ်များပါရှိသော NDD/Si လျှပ်ကူးပစ္စည်းများကို ပြင်ဆင်ပြီး စုံစမ်းစစ်ဆေးခဲ့သည် (ပုံ။ 7G)။ECR အတွက် NDD/Si ဓာတ်ကူပစ္စည်း၏ သာလွန်ကောင်းမွန်သော စွမ်းဆောင်ရည်သည် ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်နှင့် N doping အတွက် မြင့်မားသော အလားအလာနှင့် N-sp3C မျိုးစိတ်များ acetate ထုတ်လုပ်မှုအတွက် အလွန်တက်ကြွစွာ တက်ကြွနေခြင်းကြောင့်ဟု စာရေးသူများက ကောက်ချက်ချခဲ့သည်။Electrokinetic data နှင့် situ infrared spectrum တွင် acetate ဖွဲ့စည်းခြင်းအတွက် အဓိကလမ်းကြောင်းမှာ CO2 → *CO2− → *(COO)2 → CH3COO− ဖြစ်နိုင်ကြောင်း ဖော်ပြသည်။နိုက်ထရိုဂျင်အပြင်၊ ဘိုရွန်သည် နာနိုဒီယမ်၏ အီလက်ထရွန်းနစ်ဖွဲ့စည်းပုံကို ထိန်းညှိရန် နောက်ထပ် ကောင်းစွာတူးဖော်ထားသော ဟေတီရိုအက်တမ်ဖြစ်သည်။သို့ရာတွင်၊ ဘိုရွန်-ဆေးထည့်ထားသော နာနိုဒီးယား (BDD) သည် CO2 ကို ဖော်မယ်လ်ဒီဟိုက် သို့မဟုတ် ဖော်မတ် (၁၀၁) သို့ ဦးစားပေးသည်။ထို့အပြင်၊ Quan နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက် (102) တို့သည် ဘိုရွန်နှင့် နိုက်ထရိုဂျင် ပူးတွဲ doped nanodiamond (BND) တွင် BDD ၏ ကန့်သတ်ချက်ကို ကျော်လွှားပြီး အီသနောကို ရွေးချယ်ထုတ်လုပ်နိုင်သည့် ECR တွင် ပေါင်းစပ်အကျိုးသက်ရောက်မှုကို ပြသခဲ့ကြောင်း သရုပ်ပြခဲ့သည်။မတူညီသော နိုက်ထရိုဂျင်ပါဝင်မှုများပြီး အလားတူ ဘိုရွန်ဆေးအဆင့်များပါရှိသော BND1၊ BND2 နှင့် BND3 ဓာတ်ကူပစ္စည်းများကို ပြင်ဆင်ထားပါသည်။ပုံ 7H တွင်ပြသထားသည့်အတိုင်း၊ အမြင့်ဆုံးနိုက်ထရိုဂျင် doping ပါရှိသော −1.0 V နှင့် RHE တွင် BND3 ဓာတ်ကူပစ္စည်းတွင် အီသနော၏ အမြင့်ဆုံးရွေးချယ်နိုင်မှု 93% အထိ ရရှိနိုင်သည်။သီအိုရီ တွက်ချက်မှုအရ BND ရှိ C─C ချိတ်ဆက်မှု လုပ်ငန်းစဉ်သည် သာမိုဒိုင်းနမစ်နည်းအရ သာလွန်ကောင်းမွန်ကြောင်း သရုပ်ဖော်ထားပြီး ဘိုရွန်အက်တမ်သည် CO2 နှင့် နိုက်ထရိုဂျင်အစွန်းအထင်းများကို ဖမ်းယူမှုကို မြှင့်တင်ပေးပြီး အီသနောထံသို့ ဟိုက်ဒရိုဂျင်ကို အလယ်အလတ်သို့ ပို့ဆောင်ပေးသည်။heteroatom-doped nanodiamond သည် CO2 ကို ရွေးချယ်နိုင်မှု မြင့်မားသော multicarbon အောက်ဆီဂျင်အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲနိုင်စွမ်းရှိသော်လည်း ၎င်း၏ ECR လုပ်ဆောင်ချက်သည် နှေးကွေးသော အားသွင်းမှု လွှဲပြောင်းခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်ကြောင့် (လက်ရှိသိပ်သည်းဆသည် 2 mA cm−2 ထက်နည်းသည်)။Graphene-based material သည် စိန်အခြေခံဓာတ်ကူပစ္စည်းများ၏ ချို့ယွင်းချက်များကို ကျော်လွှားရန် ဖြစ်နိုင်ချေရှိသော အဖြေတစ်ခု ဖြစ်နိုင်သည်။သီအိုရီအရ၊ graphene အလွှာရှိ edge pyridinic N ဆိုဒ်များကို C─C coupling (103) အတွက် တက်ကြွသောဆိုဒ်များအဖြစ် ယူဆောင်သွားပါသည်။အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် အစွန်းဆိုက်များတွင် pyridinic N သည် CO2 ကို C2+ မော်လီကျူးအဖြစ် ထပ်မံပေါင်းစပ်နိုင်သည့် CO2 အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲနိုင်သောကြောင့်ဖြစ်သည်။ဥပမာအားဖြင့်၊ *C2O2 အလယ်အလတ်သည် C အက်တမ်နှစ်ခုကို pyridinic N နှင့် ၎င်း၏ကပ်လျက် C အက်တမ်တို့ အသီးသီး ချိတ်ဆက်ထားရာ (103) တွင် တည်ငြိမ်စေနိုင်သည်။ထို့နောက် သီအိုရီပိုင်း ခန့်မှန်းချက်ကို နိုက်ထရိုဂျင်-ဆေးထည့်ထားသော graphene ကွမ်တမ်အစက် (NGQD) ဓာတ်ကူပစ္စည်း (31) ကို အသုံးပြု၍ အတည်ပြုခဲ့သည်။နိုက်ထရိုဂျင်စွန်းထင်းထားသော ဂရပ်ဖင်းအခင်းများ (1 မှ 3 μm) (ပုံ 7J) မှ 1- မှ 3-nm NGQD များကို အစွန်းထင်းနေရာများတွင် Pyridinic N ၏သိပ်သည်းဆကို ပြင်းအားသုံးဆင့်ဖြင့် တိုးလာခဲ့သည်။−0.78 V နှင့် RHE တွင်၊ C2+ အောက်ဆီဂျင်အတွက် အများဆုံး FE သည် 26% အထိရောက်ရှိနိုင်သည်။ထို့အပြင်၊ ပုံ 7K တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း C2+ အောက်ဆီဂျင်အတွက် တစ်စိတ်တစ်ပိုင်းလက်ရှိသိပ်သည်းဆသည် −0.86 V နှင့် RHE တွင် 40 mA cm−2 နှင့်နီးစပ်သည်၊ ၎င်းသည် ပြုပြင်ထားသော nanodiamond ထက်များစွာပိုမြင့်သည်။နှိုင်းယှဉ်ကြည့်လျှင် N-free graphene ကွမ်တမ်အစက်များနှင့် N-doped graphene oxide များသည် အောက်ခြေအစွန်း site pyridinic N ကို အဓိကအားဖြင့် H2၊ CO နှင့် formate တို့ကိုပြသပေးသည်။

(A မှ C) Gibbs သည် ကြေးနီအတွက် *C2H3O မှ အီသလင်းနှင့် အီသနောသို့ အခမဲ့စွမ်းအင်၊ ကြေးနီနှင့် လစ်လပ်နေသော ကြေးနီ၊ ကြေးနီလစ်လပ်နှင့် မြေအောက်ဆာလဖာပါရှိသော ကြေးနီ။(ဃ) Cu2S-Cu-V ဓာတ်ကူပစ္စည်း၏ သရုပ်ဖော်ပုံ။(င) C2+ အယ်လ်ကိုဟောနှင့် အီသလင်း၏ FE နှင့် FE အချိုးအဆနှင့် အယ်လ်ကင်န်များ။(က) မှ (E) ကို Nature Publishing Group (43) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေပါသည်။(စ) NDD ၏ SEM ပုံ။(ဆ) ကွဲပြားခြားနားသော နိုက်ထရိုဂျင်ပါဝင်မှုများသော NDD တွင် acetate နှင့် formate ၏ထုတ်လုပ်မှုနှုန်း။% မှာ အနုမြူ %(စ) နှင့် (G) ကို American Chemical Society (29) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်ထုတ်ပေးပါသည်။(H) NDD၊ BDD နှင့် BND များအတွက် FEs −1.0 V တွင် John Wiley and Sons (102) ထံမှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်လုပ်သည်။(၁) NGQD များတွင် C─C အချိတ်အဆက်အတွက် တက်ကြွသောဆိုဒ်များ၏ ဇယားပုံဥပမာ။(၁) American Chemical Society (103) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေသည်။(ည) NGQD များ၏ TEM ပုံ။စကေးဘားများ၊ 1 nm ။(ဋ) NGQD များကိုအသုံးပြုထားသော ထုတ်ကုန်အမျိုးမျိုးအတွက် တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း လက်ရှိသိပ်သည်းဆ။(J) နှင့် (K) ကို Nature Publishing Group (31) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေပါသည်။

electrocatalysts များအပြင်၊ electrode နှင့် catalytic reactor ဗိသုကာပုံစံဒီဇိုင်းသည် အထူးသဖြင့် ထုတ်လုပ်မှုနှုန်းနှင့် စွမ်းအင်ထိရောက်မှုအတွက် ECR စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ရန် အခြားသော ထိရောက်သောလမ်းကြောင်းကို ပေးဆောင်သည်။မြင့်မားသောထိရောက်မှုရှိသော C2+ ထုတ်လုပ်မှုကိုရရှိရန် ဆန်းသစ်သော လျှပ်စစ်ဓာတ်အားလျော့ချရေးစနစ်များကို ဒီဇိုင်းနှင့်ပြုလုပ်ခြင်းတွင် သိသာထင်ရှားသောတိုးတက်မှုများကို ပြုလုပ်ထားပါသည်။ဤအပိုင်းတွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ECR လျှပ်ကူးပစ္စည်း/ဓာတ်ပေါင်းဖို ဒီဇိုင်းကို အသေးစိတ် ဆွေးနွေးပါမည်။

H-type ဆဲလ်များကို ဓာတ်ခွဲခန်းစကေး စမ်းသပ်မှုများတွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် အသုံးပြုကြပြီး ၎င်းတို့၏ လွယ်ကူစွာ တပ်ဆင်ခြင်း၊ လည်ပတ်ရ လွယ်ကူခြင်းနှင့် ကုန်ကျစရိတ် သက်သာခြင်းတို့ကြောင့် ဖြစ်သည်။ဆဲလ်များတွင် အိုင်းယွန်းလဲလှယ်အမြှေးပါး (104၊ 105) ဖြင့် ချိတ်ဆက်ထားသော သီးခြား cathode နှင့် anode အခန်းများ တပ်ဆင်ထားပါသည်။ဤ H-type cell ၏အဓိကအားနည်းချက်မှာ ပတ်ဝန်းကျင်အခြေအနေအောက်တွင် 0.034 M သာရှိသော aqueous electrolyte တွင် CO2 ပျော်ဝင်နိုင်မှုနည်းပါးပြီး CO2 လျှော့ချရေးလက်ရှိသိပ်သည်းဆ j < 100 mA cm−2 (64) ကို နည်းပါးစေသည်။ထို့အပြင်၊ ကန့်သတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းမျက်နှာပြင်ဧရိယာနှင့် ကြီးမားသော interelectrode အကွာအဝေးအပါအဝင် အခြားသော ပင်ကိုယ်အားနည်းချက်များသည် ကြီးထွားလာနေသော သုတေသနလိုအပ်ချက်များကို ဖြည့်ဆည်းရန် ပျက်ကွက်ခဲ့သည် (105၊ 106)။C2+ ထုတ်ကုန်ထုတ်လုပ်ခြင်းအတွက်၊ H-type ဆဲလ်များသည် မြင့်မားသောအလားအလာများအောက်တွင် ရွေးချယ်နိုင်မှုနည်းပါးလေ့ရှိသည်၊ ဥပမာ- −0.98 V နှင့် RHE (99) တွင် အီသလင်းအတွက် 32%၊ အပြင်းအထန်ယှဉ်ပြိုင်နိုင်သော ဟိုက်ဒရိုဂျင်ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်ကြောင့် −0.46 V နှင့် RHE (108) ရှိ အီသနောအတွက် 20.4%။

အထက်ပါပြဿနာများကိုဖြေရှင်းရန် Flow reactor (15, 109) ကို အဆိုပြုခဲ့သည်။စီးဆင်းနေသောဆဲလ်များတွင်၊ ဓာတ်ငွေ့ CO2 စီးဆင်းမှုကို cathode တွင် အစားအစာအဖြစ် တိုက်ရိုက်အသုံးပြုနိုင်ပြီး၊ ထို့ကြောင့် သိသိသာသာ တိုးတက်များပြားလာသော အစုလိုက်အပြုံလိုက်ပျံ့နှံ့မှုနှင့် ထုတ်လုပ်မှုနှုန်း (104၊ 110) ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ပုံ 8A သည် စီးဆင်းမှုလမ်းကြောင်းနှစ်ခုကြားတွင် ညှပ်ထားသည့် ပေါ်လီမာအီလက်ထရောနစ်အမြှေးပါး (PEM) အဖြစ် ဆောင်ရွက်သည့် စီးဆင်းမှုဆဲလ်တစ်ခု၏ ပုံမှန်တည်ဆောက်ပုံကို ပြသထားသည်။ဓာတ်ကူပစ္စည်းကို ဓာတ်ငွေ့ပျံ့နှံ့မှုလျှပ်ကူးပစ္စည်း (GDE) တွင် ကက်သိုဒ့လျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ် ဆောင်ရွက်ရန်အတွက် ဓာတ်ငွေ့ကို CO2 တိုက်ရိုက်တိုက်ရိုက် ကျွေးမွေးသည်။0.5 M KHCO3 ကဲ့သို့သော catholyte သည် ဓာတ်ကူပစ္စည်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းနှင့် PEM အကြား ပါးလွှာသောအလွှာအတွင်း အဆက်မပြတ်စီးဆင်းနေသည်။ထို့အပြင်၊ anode ဘေးဘက်အား အောက်ဆီဂျင်ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်တုံ့ပြန်မှုအတွက် aqueous electrolyte ဖြင့် ပုံမှန်အားဖြင့် လည်ပတ်သည် (43၊ 110)။H-type ဆဲလ်များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ဤအမြှေးပါးကိုအခြေခံသည့် စီးဆင်းမှုဆဲလ်များသည် သာလွန်ကောင်းမွန်သော ECR စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပြသသည်။ဥပမာအားဖြင့်၊ Sargent နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက် (43) တို့သည် ပုံ 8 (B မှ E) တွင်ဖော်ပြထားသည့်အတိုင်း H-type cell နှင့် flow cell နှစ်ခုလုံးရှိ Cu2S-Cu-V ဓာတ်ကူပစ္စည်း၏ ECR စွမ်းဆောင်ရည်ကို အကဲဖြတ်ခဲ့သည်။H-type ဆဲလ်များကို အသုံးပြု၍ C2+ ထုတ်ကုန်များအတွက် အများဆုံး FE သည် −0.95 V နှင့် RHE အောက် စုစုပေါင်းလက်ရှိသိပ်သည်းဆ ~30 mA cm−2 နှင့် 41% ဖြစ်သည်။သို့သော်၊ C2+ ထုတ်ကုန်များအတွက် FE သည် စီးဆင်းမှုစနစ်ရှိ −0.92 V နှင့် RHE အောက် 400 mA စင်တီမီတာ−2 အောက်တွင် 400 mA စင်တီမီတာ−2 ထက် လွယ်ကူစွာ လက်ရှိသိပ်သည်းဆ 53% အထိ တိုးလာသည်။စီးဆင်းမှု ဓာတ်ပေါင်းဖိုကို အသုံးပြု၍ ဤကဲ့သို့ သိသာထင်ရှားသော စွမ်းဆောင်ရည် တိုးတက်မှုကို ပိုမိုကောင်းမွန်သော CO2 ပျံ့နှံ့မှုနှင့် ဖိနှိပ်ထားသော ဘေးထွက်တုံ့ပြန်မှုများတွင် အဓိကအားဖြင့် ဒေသဆိုင်ရာ ဓာတ်ငွေ့-အီလက်ထရွန်းနစ်-ဓာတ်ကူပစ္စည်း triple-interface ဗိသုကာမှ ဆင်းသက်လာခြင်းဖြစ်သည်။

(က) လျှပ်ကူးပစ္စည်း-အီလက်ထရောလစ် မျက်နှာပြင်၏ ချဲ့ထွင်မှုပုံစံဖြင့် စီးဆင်းနေသော အီလက်ထရောလစ်ဇာ၏ ပုံကြမ်း။(က) ကို John Wiley and Sons (30) ထံမှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေသည်။(B မှ E) H-type cell နှင့် flow cell ကိုအသုံးပြုထားသော ECR စွမ်းဆောင်ရည်ကို နှိုင်းယှဉ်ခြင်း။(ခ) မှ (E) ကို Nature Publishing Group (43) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေပါသည်။(F မှ H) ECR စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် စီးဆင်းနေသောဆဲလ်များတွင် အသုံးပြုသည့် မတူညီသော electrolytes(F) မှ (H) ကို John Wiley and Sons (30) ထံမှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်ထုတ်ပေးပါသည်။(I to K) ပေါ်လီမာအခြေခံဓာတ်ငွေ့ပျံ့နှံ့လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ဖွဲ့စည်းပုံနှင့် တည်ငြိမ်မှုစွမ်းဆောင်ရည်။(I) မှ (K) ကို AAAS (33) မှ ခွင့်ပြုချက်ဖြင့် ပြန်လည်ထုတ်ဝေပါသည်။

zero gap cell သည် နောက်ထပ် ပေါ်ပေါက်လာသော electrolyzers အမျိုးအစားဖြစ်ပြီး၊ flow cell အတွင်းရှိ flow channels များကို ဖယ်ရှားပြီး electrode နှစ်ခုကြားတွင် ion-exchange membrane ဖြင့် ဖိထားသည်။ဤဖွဲ့စည်းပုံသည် အစုလိုက်အပြုံလိုက် လွှဲပြောင်းခြင်းနှင့် အီလက်ထရွန် လွှဲပြောင်းခြင်းခံနိုင်ရည်တို့ကို သိသိသာသာ လျော့ကျစေပြီး စွမ်းအင်ထိရောက်မှုကို မြှင့်တင်ပေးကာ လက်တွေ့အသုံးချမှုတွင် ပိုမိုဖြစ်မြောက်နိုင်စေသည် (110)။cathode တွင် ကျွေးသော reactants များသည် CO2-saturated catholyte သို့မဟုတ် စိုစွတ်သော CO2 stream ဖြစ်နိုင်သည်။CO2 လျှော့ချမှုမျိုးစိတ် (111) အတွက် အခကြေးငွေကို လျော်ကြေးပေးရန်အတွက် ရေခိုးရေငွေ့ သို့မဟုတ် aqueous electrolyte အား ပရိုတွန်ထုတ်လွှတ်မှုအတွက် anode သို့ မဖြစ်မနေ ဖြည့်သွင်းရသည်။Gutiérrez-Guerra et al။(109) သည် သုညကွာဟဆဲလ်ရှိ Cu-AC ဟိုက်ဘရစ်ဓာတ်ကူပစ္စည်း၏စွမ်းဆောင်ရည်ကို အကဲဖြတ်ပြီး acetaldehyde သည် 60% မြင့်မားသောရွေးချယ်မှုရှိသော အဓိကထုတ်ကုန်ဖြစ်ကြောင်း အစီရင်ခံခဲ့သည်။ဤစက်ပစ္စည်း၏နောက်ထပ်အားသာချက်တစ်ခုအနေဖြင့်၊ ဓာတ်ပြုမှုစီးဆင်းမှုကိုဖိအားပေးရန်အလွန်လွယ်ကူပြီး ဒေသတွင်း CO2 အာရုံစူးစိုက်မှုကို သိသိသာသာမြှင့်တင်ပေးသောကြောင့် ကြီးမားသောလက်ရှိသိပ်သည်းဆနှင့် မြင့်မားသောတုံ့ပြန်မှုနှုန်း (110) ကိုဖြစ်ပေါ်စေသည်။သို့သော်၊ သုညကွက်လပ်ဆဲလ်များရှိ အရှိန်မြှင့်အိုင်းယွန်းလဲလှယ်နှုန်းသည် CO2 လျှော့ချခြင်းအစား H2 ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်သို့ တုံ့ပြန်မှုသို့ ကက်သိုလိတ်ကို အက်စစ်ဖြစ်အောင် အသွင်ပြောင်းကာ CO2 လျှော့ချခြင်း (112)။ဤပြဿနာကိုဖြေရှင်းရန်အတွက် Zhou နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက်များ (112၊ 113) သည် CO2 လျှော့ချတုံ့ပြန်မှုအတွက် cathode အနီးရှိ သင့်လျော်သော pH ကို ထိန်းသိမ်းရန် cathode နှင့် membrane အကြား ပျံ့နှံ့နေသော aqueous electrolyte နှင့် ကြားခံအလွှာတစ်ခုကို ထည့်သွင်းခဲ့သည်။acetone၊ Ethanol နှင့် n-propanol အပါအဝင် သုည gap ဆဲလ်များကို အခြေခံ၍ အမျိုးမျိုးသော C2+ ထုတ်ကုန်များကို ရှာဖွေတွေ့ရှိခဲ့သော်လည်း FEs မှာ အတော်လေးနည်းနေသေးသည်။အစီရင်ခံတင်ပြသောလေ့လာမှုအများစုသည် လျှော့ချတုံ့ပြန်မှုအတွင်း ပရိုတွန်နှင့် အီလက်ထရွန်လွှဲပြောင်းမှုအရေအတွက်အနည်းငယ်သာပါဝင်သည့် C1 ထုတ်ကုန်များအပေါ် အမြဲတမ်းအာရုံစိုက်ထားသည်။ထို့ကြောင့်၊ C2+ ထုတ်ကုန်များအတွက် သုည gap cell ၏ဖြစ်နိုင်ခြေသည် အခြေအတင် (110) အောက်တွင် ရှိနေသေးသည်။

ထို့အပြင်၊ microfluidic electrolytic cells (MECs) များသည် Kenis နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက်များမှ ဖန်တီးထားသော အလွန်ဆွဲဆောင်မှုရှိသော electrolyzer ဖွဲ့စည်းမှုပုံစံတစ်မျိုးဖြစ်သည် (39၊ 114)။ဤကိရိယာတွင်၊ အမြှေးပါးကို anode နှင့် cathode ခွဲခြားရန် စီးဆင်းနေသော electrolyte စီးကြောင်းဖြင့် ပြည့်သွားသော ပါးလွှာသောနေရာ (<1 မီလီမီတာ) ဖြင့် အစားထိုးသည်။CO2 မော်လီကျူးများသည် cathode အနီးရှိ electrode-electrolyte interface သို့ လျင်မြန်စွာ ပျံ့နှံ့နိုင်ပြီး၊ ပုံသေ GDE နှစ်ခုကို electrolyte စီးဆင်းခြင်းဖြင့် ဖယ်ထုတ်သည်။အမြှေးပါးအခြေခံသည့် စီးဆင်းဆဲလ်များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက MEC များသည် မြင့်မားသောအမြှေးပါးကုန်ကျစရိတ်ကို ရှောင်ရှားရုံသာမက ရေစီမံခန့်ခွဲမှုကို လျော့ပါးစေသည်၊ အထူးသဖြင့် ရေမော်လီကျူးများ၏ osmotic ဆွဲငင်မှုကြောင့် မြင့်မားသောလက်ရှိသိပ်သည်းဆများနှင့်အတူ လုပ်ဆောင်သည့်အခါ anode ခြောက်သွေ့ခြင်းနှင့် cathode ရေလျှံခြင်းကို ရည်ညွှန်းသည်။ ပရိုတွန်သည် အမြှေးပါးကိုဖြတ်၍ anode မှ cathode သို့ ပို့ဆောင်ခြင်း (115)။ကျွန်ုပ်တို့သိထားသလောက်၊ သိသာထင်ရှားသော အကျိုးကျေးဇူးများနှင့် အောင်မြင်မှုများရှိနေသော်လည်း၊ လေ့လာမှုအနည်းငယ်သည် မူရင်း MECs တွင် C2+ ထုတ်ကုန်များကို ရရှိခဲ့ပါသည်။၎င်းသည် anode အတွင်းရှိ ပရိုတွန်များကို cathode အနီးတစ်ဝိုက်မှ အလွယ်တကူ ညှစ်ထုတ်ခြင်း သို့မဟုတ် စီးဆင်းနေသော electrolyte ဖြင့် ဆေးကြောသွားသော "floating" အကျိုးသက်ရောက်မှုကြောင့် ဖြစ်ကောင်းဖြစ်နိုင်သည်။ထင်ကြေးကို အောက်ပါဥပမာများဖြင့် အတည်ပြုနိုင်သည်။2016 ခုနှစ်တွင် Kenis နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက် (31) တို့သည် ပြုပြင်ထားသော အမြှေးပါးပါဝင်သော MEC တွင် CO2 သို့ C2+ ထုတ်ကုန်များ အောင်မြင်စွာ လျှော့ချနိုင်ခဲ့ကြောင်း အစီရင်ခံတင်ပြခဲ့ရာ NGQD များသည် CO2 မော်လီကျူးများကို C2+ သို့ 55% FE (ethylene အတွက် 31%၊ 14% ဖြင့် လျှော့ချနိုင်သည် အီသနောအတွက်၊ acetate အတွက် 6% နှင့် n-propanol အတွက် 4%) သည် 1 M KOH ဖြေရှင်းချက်တွင် −0.75 V နှင့် RHE တို့၏ အလားအလာရှိသော အသုံးချမှုတစ်ခုတွင်။Electrolyte ပတ်ဝန်းကျင်သည် ထုတ်ကုန်ရွေးချယ်နိုင်မှုအား သိသိသာသာ ထိခိုက်စေနိုင်ကြောင်း ထောက်ပြရန် အရေးကြီးပါသည်။ဥပမာအားဖြင့်၊ Jiao နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက် (၃၀) တို့သည် အမြှေးပါးအခြေခံသော MEC တွင် မတူညီသော electrolytes (KHCO3၊ KOH၊ K2SO4 နှင့် KCl) ကို အသုံးပြု၍ ၎င်း၏ ECR စွမ်းဆောင်ရည်ကို စမ်းသပ်ခဲ့ကြသည်။ပုံ 8 (F နှင့် G) တွင်ပြသထားသည့်အတိုင်း အယ်ကာလိုင်းအီလက်ထရောနစ် (KOH) တွင် CO2 လျှော့ချခြင်းသည် အမြင့်ဆုံး C2+ ရွေးချယ်မှုနှင့် လက်ရှိသိပ်သည်းဆကို ပြသထားကြောင်း ၎င်းတို့က ဖော်ပြခဲ့သည်။1 M KOH electrolyte တွင် −0.67 V နှင့် RHE တွင်၊ C2+ အတွက်ရရှိသော FE သည် တစ်စိတ်တစ်ပိုင်းလျှပ်စီးသိပ်သည်းဆ 653 mA cm−2 ဖြင့် 62% အထိရောက်ရှိသွားပြီး၊ ၎င်းသည် လျှပ်စစ်ဓာတု CO2 လျှော့ချမှုတွင် အစီရင်ခံထားဖူးသည့် အမြင့်ဆုံးလက်ရှိသိပ်သည်းဆများထဲမှဖြစ်သည်။ C2+ ထုတ်ကုန်များဆီသို့။Ethylene (38.6%)၊ Ethanol (16.6%) နှင့် N-propanol (4.5%) တို့သည် acetate အနည်းငယ်သာရှိသော အဓိက C2+ ထုတ်ကုန်များဖြစ်သည်။ပုံ 8H တွင်ဖော်ပြထားသည့်အတိုင်း မျက်နှာပြင် pH နှင့် C2+ ထုတ်ကုန်များအတွက် တွက်ချက်ထားသော မျက်နှာပြင် pH နှင့် FE အကြား ခိုင်မာသောဆက်စပ်မှုရှိကြောင်း ၎င်းတို့မှ ထောက်ပြခဲ့သည်။သီအိုရီအရ တွက်ချက်မှုအရ မျက်နှာပြင်အနီး OH− အိုင်းယွန်းများသည် C─C coupling (31) ကို ခိုင်ခိုင်မာမာ လွယ်ကူချောမွေ့စေနိုင်ကြောင်း အဆိုပြုခဲ့သည်။

electrolyzer configuration အပြင်၊ မတူညီသော electrolyzers များတွင်အသုံးပြုသော electrolyte သည် နောက်ဆုံး ECR ထုတ်ကုန်များကို သိသိသာသာ ပြောင်းလဲနိုင်သည်။အထက်တွင်ဖော်ပြခဲ့သည့်အတိုင်း၊ မြင့်မားသော အယ်ကာလိုင်း KOH ဖြေရှင်းချက်များကို H-type ဆဲလ်များထက် ကောင်းမွန်သောစွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော စီးဆင်းဆဲလ်များတွင် အမြဲအသုံးပြုပါသည်။KOH electrolyte သည် ပိုမိုမြင့်မားသော electrolyte conductivity ကိုပေးစွမ်းနိုင်ပြီး၊ ဓာတ်ကူပစ္စည်းပေါ်ရှိ ပါးလွှာသော electrolyte coating နှင့် bulk electrolyte အကြား ohmic resistance ကို လျော့နည်းစေကာ C2+ ဖွဲ့စည်းမှုအတွက် လိုအပ်သော overpotentials (31) ကို လျှော့ချပေးနိုင်သည်ဟူသောအချက်ကို ရည်ညွှန်းသည်။DFT ရလဒ်များသည် OH− အိုင်းယွန်းများရှိနေခြင်းသည် CO မှေးမှိန်ခြင်းအတွက် စွမ်းအင်အတားအဆီးကို လျှော့ချနိုင်ပြီး C2+ ဖွဲ့စည်းမှုကို မြှင့်တင်ပေးပြီး C1 နှင့် H2 ဖွဲ့စည်းမှုမှ ပြိုင်ဆိုင်မှုကို နှိမ်နှင်းနိုင်သည် (30၊ 33)။သို့သော် H-type ဆဲလ်များတွင် အယ်ကာလိုင်း KOH ကို အီလက်ထရောနစ်အဖြစ် အသုံးမပြုနိုင်ပါ။အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် CO2 စီးကြောင်းများသည် KOH ဖြေရှင်းချက်များနှင့် လျင်မြန်စွာ တုံ့ပြန်နိုင်ပြီး နောက်ဆုံးတွင် H-type ဆဲလ် (30) တွင် ကြားနေ pH ပါသော bicarbonate ဖြေရှင်းချက်ကို ဖန်တီးသောကြောင့်ဖြစ်သည်။သို့သော် စီးဆင်းနေသောဆဲလ်များတွင် CO2 သည် GDE မှတဆင့် ပျံ့နှံ့သွားသည်နှင့်၊ CO2 မော်လီကျူးများသည် လျှော့ချထုတ်ကုန်များကို ချက်ချင်းဖန်တီးရန်အတွက် သုံးဆနယ်နိမိတ်အဆင့် (CO2-catalyst-electrolyte) တွင် စားသုံးမည်ဖြစ်သည်။ထို့အပြင်၊ electrolyte ၏ညံ့ဖျင်းသော buffering စွမ်းရည်သည် stationary electrolyzer configurations တွင် electrode အနီးတစ်ဝိုက်ရှိ pH ကို လျင်မြန်စွာတိုးပေးနိုင်သော်လည်း စီးဆင်းနေသော electrolyte သည် မျက်နှာပြင်ကို ပြန်လည်ဆန်းသစ်စေပြီး electrolyte အတွင်းရှိ pH အပြောင်းအလဲကို လျှော့ချပေးသည် (33, 116)။

ECR သည် ပျံ့နှံ့မှုထိန်းချုပ်ထားသော တုံ့ပြန်မှုတစ်ခုဖြစ်ကြောင်း အထက်တွင်ဖော်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ မြင့်မားသောတုံ့ပြန်မှုဖိအားသည်လည်း အစုလိုက်နှင့် CO2 အာရုံခံအားကို သိသိသာသာမြှင့်တင်ပေးနိုင်သည်။အသုံးများသော ဖိအားမြင့်ဓာတ်ပေါင်းဖိုများသည် သံမဏိအော်တိုကလိတ်နှင့် ဆင်တူပြီး ဆဲလ်ထဲသို့ ဖိအားမြင့် CO2 (60 atm) အထိ ရောက်ရှိလာနိုင်ပြီး FE နှင့် C2+ ၏ လက်ရှိသိပ်သည်းဆ (117) တို့ကို သိသိသာသာ တိုးလာစေပါသည်။ ၊ ၁၁၈)။Sakata နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက် (119) တို့သည် အဓိကထုတ်ကုန်အဖြစ် အီသလင်းပါသည့် Cu electrode တွင် လက်ရှိသိပ်သည်းဆကို 163 mA cm−2 အောက် 163 mA cm−2 သို့ မြှင့်တင်နိုင်ကြောင်း ပြသခဲ့သည်။ပတ်ဝန်းကျင်ဖိအားတွင် C2+ ထုတ်လုပ်မှုအတွက် လုပ်ဆောင်ချက်မရှိသော သတ္တုဓာတ်ကူပစ္စည်းအများအပြား (ဥပမာ- Fe၊ Co၊ နှင့် Ni) တို့သည် မြင့်မားသောဖိအားများတွင် Ethylene၊ Ethane၊ Propane နှင့် အခြားအဆင့်မြင့် C2+ ထုတ်ကုန်များသို့ CO2 ကို လျှော့ချနိုင်သည်။Electrode မျက်နှာပြင် (117, 120) တွင် CO2 ရရှိမှုကို ပြောင်းလဲသည့်ပုံစံဖြင့် ထုတ်ကုန်များ၏ ရွေးချယ်နိုင်စွမ်းသည် CO2 ဖိအားပေါ်တွင် သိသိသာသာ မူတည်ကြောင်း သက်သေပြထားပါသည်။အဓိကလျှော့ချထုတ်ကုန်များကို H2 မှ ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်များ (C2+ ပါ၀င်သည်) သို့ ပြောင်းလဲပြီး နောက်ဆုံးတွင် CO/HCOOH သို့ CO2 ဖိအားတိုးလာပါသည်။CO2 ဖိအားများ အလွန်အကျွံ မြင့်မားခြင်း သို့မဟုတ် နိမ့်သော CO2 ဖိအားများသည် CO/HCOOH သို့မဟုတ် H2 ထုတ်လုပ်မှုကို ဦးစားပေးလေ့ရှိသည့် မလိုအပ်ဘဲ သို့မဟုတ် အကန့်အသတ်ရှိသော CO2 ပျံ့နှံ့မှုနှုန်းကို ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သောကြောင့် အထူးသတိပြုသင့်သည်။လျှပ်ကူးပစ္စည်း မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ထုတ်ပေးသော အလယ်အလတ် CO နှင့် လက်ရှိသိပ်သည်းဆသည် C─C တွဲဖက်တုံ့ပြန်မှုကို လွယ်ကူချောမွေ့စေပြီး C2+ ထုတ်ကုန်ရွေးချယ်နိုင်စွမ်းကို မြှင့်တင်ပေးနိုင်သည် (119)။

ခေတ်မီဖွဲ့စည်းပုံများဖြင့် ဆန်းသစ်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်းကို ဒီဇိုင်းဆွဲခြင်းသည် ရွေးချယ်ထားသော C2+ ထုတ်လုပ်မှုကို မြှင့်တင်ရန် နောက်ထပ်အရေးကြီးသော ဦးတည်ချက်ဖြစ်သည်။အစောပိုင်းအဆင့်တွင်၊ အလုပ်လုပ်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်းများသည် မနုနယ်သောသတ္တုသတ္တုပြားများဖြစ်ပြီး နှေးကွေးသောအစုလိုက်အပြုံလိုက်လွှဲပြောင်းခြင်း (26, 105) မှ ခံစားနေကြရသည်။ရလဒ်အနေဖြင့်၊ GDE သည် ဓာတ်ကူအမှုန်များ (121) သို့ CO2 ပျံ့နှံ့မှုကို လွယ်ကူချောမွေ့စေသည့် hydrophobic channels များပံ့ပိုးပေးခြင်းဖြင့် ညံ့ဖျင်းသောဆဲလ်စွမ်းဆောင်ရည်ကို သက်သာစေရန် အဆိုပြုခဲ့သည်။သမားရိုးကျ GDE တွင် ပုံ. 8A (30၊ 33) ၏ အောက်ပိုင်းတွင် ပြထားသည့်အတိုင်း ဓာတ်ကူပစ္စည်းအလွှာ (CL) နှင့် ဓာတ်ငွေ့ပျံ့နှံ့မှုအလွှာ (GDL) ပါဝင်သည်။GDE တွင်ဖွဲ့စည်းထားသောဓာတ်ငွေ့-အရည်-ဓာတ်ကူပစ္စည်းကြားခံသည် ဆဲလ်စွမ်းဆောင်ရည်ကိုမြှင့်တင်ရန်အရေးကြီးပါသည်။GDL သည် အပေါက်များသော ပစ္စည်းများ (ပုံမှန်အားဖြင့် ကာဗွန်စက္ကူ) ဖြင့် ပေါင်းစပ်ထားသော CO2 လမ်းကြောင်းများကို ပေးစွမ်းနိုင်ပြီး လျင်မြန်သော electrolyte ပျံ့နှံ့မှုနှုန်းကို သေချာစေသည်။၎င်းသည် CL မှ electrolyte (121) သို့ ပရိုတွန်များ၊ အီလက်ထရွန်များနှင့် လျှော့ချထုတ်ကုန်များအတွက် ခုခံမှုနည်းသော သယ်ယူပို့ဆောင်ရေး ကြားခံအဖြစ်လည်း ဆောင်ရွက်သည်။Drop Casting၊ Airbrushing နှင့် Electrodeposition များသည် GDEs (122) ပြင်ဆင်မှုအတွက် ဘုံနည်းပညာများဖြစ်သည်။GDEs များဖြင့် စုစည်းထားသော ဓာတ်ကူပစ္စည်းများကို C2+ ထုတ်ကုန်များသို့ CO2 လျှပ်စစ်ဖြတ်တောက်မှုတွင် အပြင်းအထန် စုံစမ်းစစ်ဆေးခဲ့သည်။မှတ်သားဖွယ်ကောင်းသော စွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော အထက်ဖော်ပြပါ စီးဆင်းမှုဆဲလ်များသည် GDE များနှင့် ပေါင်းစပ်ထားသည်။1990 ခုနှစ်အစောပိုင်းတွင် Sammels နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက် (123) တို့က Cu-coated GDE များသည် မြင့်မားသောသိပ်သည်းဆ 667 mA cm-2 ရှိသော အီသလင်းအတွက် FE 53% မြင့်မားစွာရရှိခဲ့ကြောင်း ဖော်ပြခဲ့သည်။အီသလင်းနှင့် အီသနော၏ ရွေးချယ်နိုင်စွမ်းကို မြှင့်တင်ခြင်းသည် ၎င်းတို့၏ အလွန်ဆင်တူသော စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ တုံ့ပြန်မှုလမ်းကြောင်းကြောင့် Cu-based ဓာတ်ကူပစ္စည်းများတွင် အမြဲတစေ ပေါင်းစပ်ထုတ်လုပ်သည့် အဓိကစိန်ခေါ်မှုဖြစ်သည်။ထို့အပြင်၊ အီသနောနှင့်နှိုင်းယှဉ်ပါက မြင့်မားသောကုန်ထုတ်စွမ်းအားနှင့် အီသလင်း၏ရွေးချယ်နိုင်စွမ်းကို Cu-based GDE (25, 36) တွင် တွေ့ရှိထားကြောင်း ထောက်ပြရန် အရေးကြီးပါသည်။Gewirth နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက်များ (36) သည် အီသလင်းအတွက် 60% နှင့် Ethanol အတွက် 25% ရှိသော electrodeposited Cu-Ag GDE တွင် အလွန်ကောင်းမွန်သော FE ကိုပြသခဲ့သည်၊ စုစုပေါင်းလက်ရှိသိပ်သည်းဆသည် ~300 mA cm−2 သို့ −0.7 V နှင့် နှိုင်းယှဉ်သောအခါ RHE။၎င်းသည် ကြီးမားသော လက်ရှိသိပ်သည်းဆတွင် မြင့်မားသောရွေးချယ်မှုတစ်ခုကို ရရှိခဲ့သော ရှားပါးသောအလုပ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ဤတွေ့ရှိချက်သည် GDE ပေါင်းစပ်ထားသော လျှပ်ကူးပစ္စည်းသည် တုံ့ပြန်မှုလမ်းကြောင်းများကို ချိန်ညှိရန် အလားအလာကောင်းသောလမ်းကို ပံ့ပိုးပေးသည်၊ ယင်းတွင် လျှော့ချထားသောထုတ်ကုန်များ၏ ရွေးချယ်နိုင်စွမ်းကို မြင့်မားသောလက်ရှိသိပ်သည်းဆဖြင့် ရရှိနိုင်သည်။

GDEs ၏တည်ငြိမ်မှုသည် အရေးပါသောပြဿနာတစ်ခုဖြစ်ပြီး တည်ငြိမ်သောရေရှည်လုပ်ဆောင်မှုသည် flow cells များအတွက် လက်တွေ့အသုံးချမှုကို နားလည်သဘောပေါက်ရန် မရှိမဖြစ်လိုအပ်သောကြောင့်ဖြစ်သည်။GDEs ဖြင့်ရရှိသော ထူးထူးခြားခြား CO2-to-C2+ စွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော်လည်း၊ ဓာတ်ကူပစ္စည်း၊ GDL နှင့် binder အလွှာများ (77၊ 124) ၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ချိတ်ဆက်မှုအားနည်းခြင်းကြောင့် တည်ငြိမ်မှုမှာ ညံ့ဖျင်းဆဲဖြစ်သည်။GDL တွင် ရေလွှမ်းမိုးမှုနှင့် CO2 ပျံ့နှံ့မှုလမ်းကြောင်း (33) ကို အဟန့်အတားဖြစ်စေသည့် ဓာတ်တိုးဆန့်ကျင်တုံ့ပြန်မှုကြောင့် GDL ၏ကာဗွန်မျက်နှာပြင်သည် hydrophobic မှ hydrophilic သို့ပြောင်းလဲသွားနိုင်သည်။ဤပြဿနာကိုဖြေရှင်းရန်၊ သုတေသီများသည် polytetrafluoroethylene (PTFE) ၏ hydrophobic scaffold ကို GDE များအဖြစ် ပေါင်းစပ်ထားသည်။hydrophilic Nafion နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက hydrophobic PTFE အလွှာသည် သာလွန်ကောင်းမွန်သော ရေရှည်တည်ငြိမ်မှုကို ပေးနိုင်သည် (33)။Sargent နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက် (33) တို့သည် သီးခြား PTFE နှင့် ကာဗွန် NPs များကြားတွင် Cu ဓာတ်ကူပစ္စည်းတစ်ခုကို တပ်ဆင်ပေးကာ hydrophobic PTFE အလွှာသည် NPs နှင့် graphite အလွှာများကို မလှုပ်မယှက်နိုင်သောကြောင့် တည်ငြိမ်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်းကြားခံမျက်နှာပြင် (ပုံ 8၊ I နှင့် J) ကိုတည်ဆောက်ထားသည်။ရလဒ်အနေဖြင့်၊ အီသလင်းထုတ်လုပ်မှုအတွက် FE ကို 7 M KOH ဖြေရှင်းချက်တွင် လက်ရှိသိပ်သည်းဆ 75 မှ 100 mA စင်တီမီတာ−2 တွင် 70% သို့ တိုးမြှင့်ခဲ့သည်။ပုံ. 8K တွင်ပြသထားသည့်အတိုင်း အီသလင်းရွေးချယ်မှုတွင် နည်းပါးသောဆုံးရှုံးမှုဖြင့် ဤစီးဆင်းမှုဓာတ်ပေါင်းဖို၏သက်တမ်းကို နာရီ 150 ကျော်အထိ တိုးမြှင့်ထားသည်။ထိုသို့သော အသားညှပ်ပေါင်မုန့်ဖွဲ့စည်းပုံသည် အလွန်ကောင်းမွန်သော GDE ဒီဇိုင်းတစ်ခုအဖြစ် သရုပ်ပြထားသည်။ဥပမာအားဖြင့်၊ Cui နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက် (124) တို့သည် hydrophobic nanoporous polyethylene ရုပ်ရှင်နှစ်ကားဖြင့် ညှပ်ထားသော တက်ကြွသောလျှပ်ကူးပစ္စည်းအလွှာဖြင့် သုံးလွှာဖွဲ့စည်းပုံကို ဒီဇိုင်းရေးဆွဲခဲ့သည်။ပြင်ပ hydrophobic အလွှာများသည် အစုလိုက်အပြုံလိုက်ဖြေရှင်းချက်မှ electrolyte flux ကို နှေးကွေးစေပြီး အလုပ်လုပ်သော အီလက်ထရော့တစ်ဝိုက်တွင် တည်ငြိမ်ပြီး မြင့်မားသော pH ကိုဖြစ်ပေါ်စေသည်။CO2 သယ်ယူပို့ဆောင်ရေးနှင့် စုပ်ယူမှုတို့ကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေနိုင်သည့် ကြားလွှာအာကာသကို ပိုမိုကောင်းမွန်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းသည် ဒီဇိုင်းပုံစံ (124) တွင်လည်း အရေးကြီးပါသည်။မကြာသေးမီက၊ ကာဗွန်နာနိုပြွန်များကို အီလက်ထရွန်နှင့် အစုလိုက်အပြုံလိုက်သယ်ယူပို့ဆောင်ရေးတို့ကို လွယ်ကူချောမွေ့စေနိုင်သည့် ၎င်းတို့၏ မြင့်မားသော porosity၊ conductivity နှင့် hydrophobicity တို့ကြောင့် GDEs တွင် ပေါင်းစည်းခဲ့သည်။

ECR တွင် စိတ်လှုပ်ရှားဖွယ်ရာ တိုးတက်မှုများရှိသော်လည်း၊ ကုန်ကျစရိတ်နည်းသော၊ အကြီးစား C2+ ထုတ်ကုန်ထုတ်လုပ်ခြင်းအတွက် မဟာဗျူဟာများသည် မရှိသလောက်နည်းပါးသည် (125)။ဤအဆင့်တွင် ECR ၏ တုံ့ပြန်မှု ယန္တရားများကို နားလည်ပြီး အလားအလာရှိသော နည်းပညာကို စီးပွားဖြစ်လုပ်ရန် စိန်ခေါ်မှုများနှင့် အခွင့်အလမ်းများသည် တစ်ပြိုင်တည်းဖြစ်သည်။

ကာဗွန်စက်ဝိုင်းကို ပိတ်ပြီး လေနှင့် နေရောင်ခြည်ကဲ့သို့ အဆက်မပြတ် ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲစွမ်းအင်ကို သိုလှောင်ရန် အံဝင်ခွင်ကျသော ဖြေရှင်းချက်တစ်ခုအနေဖြင့် လွန်ခဲ့သော ဆယ်စုနှစ်များအတွင်း ထိရောက်သော CO2 ပြောင်းလဲမှုကို ရရှိရန် သိသိသာသာ တိုးတက်မှုများ ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ECR နှင့်ဆက်စပ်သည့်လုပ်ငန်းစဉ်များကိုနားလည်မှုသည်၎င်း၏အစောပိုင်းကာလ (126) ကတည်းကအလှမ်းဝေးခဲ့သော်လည်း၊ C─C မှတဆင့် C2+ ထုတ်ကုန်ဆီသို့ ECR ချိတ်ဆက်မှုသည်လက်တွေ့အသုံးချရန်အတွက်အဆင်သင့်မဖြစ်သေးပါ။ဤသုံးသပ်ချက်တွင်၊ ECR မှတစ်ဆင့် C2+ ထုတ်ကုန်များအတွက် ရွေးချယ်နိုင်မှုနှင့် ထုတ်လုပ်မှုနှုန်းကို မြှင့်တင်နိုင်သည့် လက်ရှိမဟာဗျူဟာများကို ကောင်းစွာကြည့်ရှုလေ့လာခဲ့ပြီး ဓာတ်ကူပစ္စည်းချိန်ညှိမှု၊ လျှပ်ကူးပစ္စည်းအကျိုးသက်ရောက်မှု၊ လျှပ်စစ်ဓာတုအခြေအနေများနှင့် လျှပ်စစ်ဓာတုလျှပ်ကူးပစ္စည်း/ဓာတ်ပေါင်းဖိုဒီဇိုင်းတို့ကို မြှင့်တင်နိုင်သည်။

ECR တွင် ကြိုးပမ်းအားထုတ်ခဲ့သော်လည်း ECR ကို စီးပွားဖြစ်မလုပ်ဆောင်မီ ကိုင်တွယ်ဖြေရှင်းရမည့် လက်ရှိ ဓာတ်ကူပစ္စည်းများနှင့် ECR စနစ်တွင် ပြဿနာများစွာ ရှိပါသေးသည်။ပထမဦးစွာ၊ ထိရောက်သော C─C coupling ကိုနားလည်ရန် လွှမ်းမိုးထားသည့် ဓာတ်ကူပစ္စည်းအနေဖြင့် Cu သည် အထူးသဖြင့် aqueous electrolyte တွင် ပြင်းထန်သောတည်ငြိမ်မှုပြဿနာများကို ကြုံတွေ့ရပြီး ၎င်းတို့၏ မြင့်မားသောအက်တမ်ရွေ့လျားမှု၊ အမှုန်စုပုံမှုနှင့် ECR အခြေအနေများအောက်တွင် နာရီ 100 ရှင်သန်နိုင်ခဲပါသည်။ထို့ကြောင့် Cu-based ဓာတ်ကူပစ္စည်းကို အသုံးပြု၍ ရေရှည်တည်ငြိမ်မှုကို မည်သို့ရရှိရန်မှာ စိန်ခေါ်မှုတစ်ရပ်ဖြစ်နေဆဲဖြစ်သည်။ပြင်းထန်သောအပြန်အလှန်တုံ့ပြန်မှုဖြင့် သီးခြားပံ့ပိုးမှုအပေါ် Cu-based ဓာတ်ကူပစ္စည်းကို ကျောက်ချခြင်းသည် ဓာတ်ကူပစ္စည်းဖွဲ့စည်းပုံ/ပုံသဏ္ဍာန်ကို ထိန်းသိမ်းထားရန် ယုံကြည်စိတ်ချရသောဗျူဟာတစ်ခုဖြစ်နိုင်ပြီး ပိုမိုကောင်းမွန်သောသက်တမ်းကို ထောက်ပံ့ပေးနိုင်သည်။ထို့အပြင်၊ ECR ကာလအတွင်း ရေပျော်ရည်ကို အစားထိုးရန်အတွက် ပေါ်လီမာအမြှေးပါး အီလက်ထရိုလစ်ကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် Cu-based ဓာတ်ကူပစ္စည်း၏ တည်ငြိမ်မှုကို ပိုမိုတိုးတက်ကောင်းမွန်စေနိုင်သည်။ထို့အပြင်၊ ဓာတ်ကူပစ္စည်းများ၏ရှုထောင့်မှကြည့်လျှင် situ/in operando characterization techniques နှင့် theoretical modeling တွင် ဓာတ်ကူပစ္စည်း၏စွမ်းဆောင်ရည်ယိုယွင်းမှုကို စောင့်ကြည့်နားလည်သဘောပေါက်ရန်အတွက်လည်း အသုံးပြုသင့်သည်၊ ထို့ကြောင့်၊ တစ်ဖန်၊ ဓာတ်ကူပစ္စည်း၏ပြိုကွဲမှုနှင့် အဆိပ်သင့်မှုကို အနိမ့်ဆုံးအဆင့်အထိ နှိမ်နင်းရန်။ကိုင်တွယ်ဖြေရှင်းသင့်သော ECR ဓာတ်ကူပစ္စည်းများ၏ နောက်ထပ်အရေးကြီးသောပြဿနာမှာ အစုလိုက်အပြုံလိုက် ထုတ်လုပ်မှုအတွက် ပေါင်းစပ်ဖွဲ့စည်းမှုပရိုတိုကောကို အသုံးပြုနိုင်စေရန်ဖြစ်သည်။ဤအချက်အတွက်၊ တွင်ကျယ်စွာရရှိနိုင်သော feedstocks များကို အသုံးပြု၍ ပေါင်းစပ်ပေါင်းစပ်လုပ်ထုံးလုပ်နည်းများကို ချောမွေ့စေရန် ဦးစားပေးပါသည်။

ဒုတိယ၊ ECR မှထုတ်ပေးသော C2+ အောက်ဆီဂျင်ကို ပုံမှန်အားဖြင့် H- သို့မဟုတ် flow-cell ဓာတ်ပေါင်းဖိုများအတွက် electrolyte များတွင် ပျော်ဝင်နေသော solutes များနှင့် ရောစပ်လေ့ရှိသည်၊ သို့သော် သန့်စင်သောအရည်များကို ပြန်လည်ရရှိရန် အပိုခွဲထုတ်မှုနှင့် အာရုံစူးစိုက်မှုလုပ်ငန်းစဉ်များ လိုအပ်ပါသည်။ လက်တွေ့အသုံးချမှု။တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ ပြောင်းလဲလာသော C2+ ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်များကို H2 နှင့် ကျန်ရှိသော CO2 တို့နှင့်လည်း ရောနှောထားသည်။ထို့ကြောင့်၊ ငွေကုန်ကြေးကျများသော ခွဲထွက်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်သည် လက်ရှိ ECR နည်းပညာအတွက် မရှိမဖြစ်လိုအပ်ပြီး ECR ကို လက်တွေ့အသုံးချခြင်းမှ နောက်ထပ် ဟန့်တားစေသည်။ထို့ကြောင့်၊ သန့်စင်သောအရည်လောင်စာဖြေရှင်းချက်များနှင့် ဓာတ်ငွေ့ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်များကို တိုက်ရိုက်နှင့် အဆက်မပြတ်ထုတ်လုပ်နည်း၊ အထူးသဖြင့် မြင့်မားသောထုတ်ကုန်ပါဝင်မှုရှိသော ECR ၏လက်တွေ့အသုံးချမှုအတွက် အလွန်နှစ်လိုဖွယ်ကောင်းပါသည်။ထို့ကြောင့် မဝေးတော့သောအနာဂတ်တွင် ECR မှတစ်ဆင့် သန့်စင်သောထုတ်ကုန်များ၏ တိုက်ရိုက်ထုတ်လုပ်ခြင်း၏ အရေးပါမှုကို ကျွန်ုပ်တို့ ခန့်မှန်းသည်၊ ECR နည်းပညာသည် စျေးကွက် (127) နှင့် ပိုမိုနီးစပ်နိုင်မည်ဖြစ်ပါသည်။

တတိယ၊ Ethanol၊ acetic acid နှင့် ethylene ကဲ့သို့သော C─O နှင့် C─H နှောင်ကြိုးများဖွဲ့စည်းခြင်းကို ECR နည်းပညာတွင် အပြင်းအထန်လေ့လာခဲ့သော်လည်း ECR နည်းပညာအတွက် အခြားထုတ်ကုန်အမျိုးအစားများကို ရှာဖွေခြင်းသည်လည်း အရေးကြီးပြီး စီးပွားရေးအရ စိတ်ဝင်စားမှုကို ပြသပါသည်။ဥပမာအားဖြင့်၊ မကြာသေးမီက Han နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက် (128) တို့သည် ECR မှ 2-bromoethnol ထုတ်လုပ်မှုကို အစီရင်ခံခဲ့သည်။C─Br နှောင်ကြိုးဖွဲ့စည်းမှုတွင် ထုတ်ကုန်ကို အီသနောမှ 2-bromoethnol သို့ ပြောင်းလဲပေးသည်၊ ၎င်းသည် ဓာတုနှင့် ဆေးဝါးပေါင်းစပ်မှုတွင် အရေးကြီးသော အဆောက်အအုံတစ်ခုဖြစ်ပြီး ပေါင်းထည့်တန်ဖိုးကို ပြသသည်။ထို့ကြောင့်၊ လက်ရှိ ကောင်းစွာလေ့လာထားသော C2+ ထုတ်ကုန်များထက်၊ oxalic acid (129) ကဲ့သို့သော အခြားရှားပါးသော စူးစမ်းလေ့လာထားသော ထုတ်ကုန်များကို ပစ်မှတ်ထားပြီး စက်ဘီးလစ်ဒြပ်ပေါင်းများကဲ့သို့သော ပိုမိုရှုပ်ထွေးသော C2+ မော်လီကျူးများကို ပေါင်းစပ်ခြင်းသည် အနာဂတ် ECR သုတေသနအတွက် နောက်ထပ်အလားအလာကောင်းတစ်ခုဖြစ်သည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ယုံကြည်ပါသည်။

နောက်ဆုံးအချက်အနေဖြင့်၊ ရေစိုခံ GDE၊ အရည်စီးဆင်းသည့်ဆဲလ်များနှင့် PEM ဆဲလ်ကဲ့သို့သော ဆန်းသစ်သောလျှပ်ကူးပစ္စည်းနှင့် ဓာတ်ပေါင်းဖိုဒီဇိုင်းများကို ECR ထုတ်လုပ်မှုနှုန်းကို စီးပွားဖြစ်အဆင့် (>200 mA စင်တီမီတာ−2) သို့ မြှင့်တင်ရန် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် လက်ခံကျင့်သုံးသင့်သည်။သို့သော်၊ ဆဲလ်အပြည့်စမ်းသပ်မှုတွင် electrocatalysts များကိုအသုံးပြုသည့်အခါ electrocatalytic လုပ်ဆောင်မှုတွင် ကြီးမားသောကွာဟချက်ကို အမြဲသတိပြုမိသည်။ထို့ကြောင့်၊ ECR ကို ဓာတ်ခွဲခန်းစကေးစမ်းသပ်မှုမှ လက်တွေ့အသုံးပြုမှုသို့ ယူဆောင်လာရန်အတွက် ဆဲလ်တစ်ဝက်လေ့လာမှုနှင့် ဆဲလ်ပြည့်ကိရိယာအပလီကေးရှင်းကြား ကွာဟချက်ကို လျှော့ချရန် ပိုမိုစနစ်တကျလေ့လာမှုများ ပြုလုပ်သင့်သည်။

အချုပ်အားဖြင့်ဆိုရသော် လျှပ်စစ်ဓါတ်ငွေ့ CO2 လျှော့ချခြင်းသည် လူသားတို့၏ လုပ်ဆောင်ချက်များမှ ထုတ်လွှတ်သော ဖန်လုံအိမ်ဓာတ်ငွေ့များမှ သဘာဝပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာ ပြဿနာကို ကိုင်တွယ်ဖြေရှင်းရန် အခွင့်အလမ်းကောင်းများ ပေးဆောင်ပါသည်။ပြန်လည်ပြည့်ဖြိုးမြဲစွမ်းအင်ကို အသုံးပြု၍ သန့်စင်သောလောင်စာများနှင့် ဓာတုပစ္စည်းများ ရရှိရန် ဖြစ်နိုင်ခြေကိုလည်း ပြသသည်။အထူးသဖြင့် C─C coupling လုပ်ငန်းစဉ်အတွက် လက်ရှိအဆင့်တွင် ECR နည်းပညာအတွက် စိန်ခေါ်မှုများစွာ ကျန်ရှိနေသော်လည်း၊ ဓာတ်ကူပစ္စည်းများကို ပိုမိုကောင်းမွန်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းနှင့် ဆဲလ်စုံလင်ခြင်းနှစ်ခုစလုံးအတွက် ဆက်လက်သုတေသနပြုခြင်းနှင့် သန့်ရှင်းသောလောင်စာဆီအတွက် လက်တွေ့ကမ္ဘာမှ CO2 electrolysis ၏ ရှုထောင့်က ဖြစ်သည်ဟု ယုံကြည်ပါသည်။ မကြာမီကာလအတွင်းတွင် ဓာတုပစ္စည်းများ ပေါ်ပေါက်လာမည်ဖြစ်သည်။

ဤသည်မှာ မည်သည့်ကြားခံတွင်မဆို အသုံးပြုခြင်း၊ ဖြန့်ဖြူးခြင်းနှင့် မျိုးပွားခြင်းကို ခွင့်ပြုပေးသော Creative Commons Attribution-NonCommercial License ၏ စည်းကမ်းချက်များအောက်တွင် ဖြန့်ဝေထားသော အဖွင့်သုံးခွင့်ဆောင်းပါးဖြစ်သည်၊ ထို့ကြောင့် ထွက်ပေါ်လာသောအသုံးပြုမှုသည် စီးပွားရေးအရအကျိုးအမြတ်အတွက်မဟုတ်ပဲ မူရင်းလက်ရာကို ကောင်းမွန်စွာလုပ်ဆောင်နိုင်သရွေ့ ကိုးကား။

မှတ်ချက်- သင့်အီးမေးလ်လိပ်စာကို သင်မြင်လိုကြောင်း သင်သူတို့ကို မြင်စေလိုကြောင်းနှင့် ၎င်းသည် အမှိုက်မေးလ်မဟုတ်ကြောင်း သင် အကြံပြုလိုသည့်သူကို သိစေရန်အတွက် ကျွန်ုပ်တို့က သင့်အီးမေးလ်လိပ်စာကိုသာ တောင်းဆိုပါသည်။မည်သည့်အီးမေးလ်လိပ်စာကိုမျှ ကျွန်ုပ်တို့ မဖမ်းမိပါ။

စာတိုက်အချိန်- မတ်လ-၀၄-၂၀၂၀