目前，在不排放二氧化碳的情况下高效、清洁地将碳基分子燃料转化为电能仍然极具挑战性。使用贵金属作为阳极催化剂的传统燃料电池通常会因CO中毒和与 CO₂产生相关的一系列问题而导致性能下降。

近日，深圳大学符显珠开发了一种高性能无二氧化碳排放的燃料电池，该燃料电池由C1分子（甲醛）供给以产生高纯度氢气/有价值的化学甲酸盐和电能。

文章要点

1）燃料电池的核心是支撑在泡沫铜上的铜纳米片阵列。它被创建为高活性和选择性电催化阳极，以确保甲醛同时转化为甲酸和氢气。它实现了比氢(0VRHE)和甲醇(0.016 V)的理论氧化电位更低的甲醛起始氧化电位(~-0.1V)。

2）合成后的Cu纳米片阵列电极使燃料电池具有高达1 V的开路电压和350 mW/cm²的峰值功率密度。这种独特的设置可以从53 mol的甲醛燃料中产生1 kWh的电力、0.62 Nm³的氢气和53 mol的甲酸盐。

3）原位微分电化学质谱（DEMS）结果表明氢来源于醛基中的C-H键断裂，密度泛函理论（DFT）计算证实Cu表面的活性*H原子倾向于释放作为H₂而不是H₂O。

这项研究提出了一种独特的策略来解决碳基燃料甚至有机污染物转化为电能、纯氢和有价值的化学品所产生的二氧化碳排放问题。

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Yang Yang, et al, A Direct Formaldehyde Fuel Cell for CO₂-Emission Free Co-generation of Electrical Energy and Valuable Chemical/Hydrogen, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202302950

DOI:10.1002/anie.202302950

https://doi.org/10.1002/anie.202302950