Syngas production from electrochemical reduction of CO2: Current status and prospective implementation

Green Chemistry

Volumn 19, Issue 10, 2017, Pages 2326-2346

  Hernández, Simelys ^a,b   Farkhondehfal, M Amin ^a   Sastre, Francesc ^c   Makkee, Michiel ^c   Saracco, Guido ^b   Russo, Nunzio ^a  

^a POLITECNICO DI TORINO   (Italy)

^b ISTITUTO ITALIANO DI TECNOLOGIA   (Italy)

^c DELFT UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Netherlands)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 85021963092     PISSN: 14639262     EISSN: 14639270     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c7gc00398f     Document Type: Article

References (124)

1. T. R. Karl K. E. Trenberth Science 2003 302 1719 1723
2. IPCC, 2014, Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change, Cambridge University Press, United Kingdom and New York, NY, USA, 2014
3. E. commission, Framework Convention on Climate Change (UNFCCC), United Nation, Paris, 2015
4. G. A. Olah A. Goeppert G. K. S. Prakash J. Org. Chem. 2009 74 487 498
5. P. B. Kelemen J. Matter Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008 105 17295 17300
6. M. Aresta A. Dibenedetto A. Angelini Chem. Rev. 2014 114 1709 1742
7. J. P. Jones G. K. S. Prakash G. A. Olah Isr. J. Chem. 2014 54 1451 1466
8. A. Q. Fenwick J. M. Gregoire O. R. Luca J. Photochem. Photobiol., A 2015 152 47 57
9. C. Costentin M. Robert J. M. Saveant Chem. Soc. Rev. 2013 42 2423 2436
10. B. X. Hu C. Guild S. L. Suib J. CO2 Util. 2013 2 64 64
11. R. J. Lim M. S. Xie M. A. Sk J. M. Lee A. Fisher X. Wang K. H. Lim Catal. Today 2014 233 169 180
12. B. Hu C. Guild S. L. Suib J. CO2 Util. 2013 1 18 27
13. K. Li X. An K. H. Park M. Khraisheh J. Tang Catal. Today 2014 224 3 12
14. P. Akhter M. A. Farkhondehfal S. Hernández M. Hussain A. Fina G. Saracco A. U. Khan N. Russo J. Environ. Chem. Eng. 2016 4 3934 3953
15. C. Delacourt P. L. Ridgway J. B. Kerr J. Newman J. Electrochem. Soc. 2008 155 B42 B49
16. Syngas and Derivatives Market Trends: a Global Strategic Business Report, http://www.strategyr.com/MCP-7590.asp, accessed Sept. 22nd, 2016
17. I. Wiillner R. Maidan D. Mandler H. Duerr G. Doerr K. Zengerle J. Am. Chem. Soc. 1987 109 6080 6086
18. K. Zhang S. B. Wu H. Yang H. M. Yin G. Li RSC Adv. 2016 6 77499 77506
19. K. K. B. P. Sullivan and H. E. Guard, Electrochemical and Electrocatalytic Reactions of Carbon Dioxide, Elsevier B.V., 1993
20. W. L. Zhu R. Michalsky O. Metin H. F. Lv S. J. Guo C. J. Wright X. L. Sun A. A. Peterson S. H. Sun J. Am. Chem. Soc. 2013 135 16833 16836
21. A. J. F. Bard and R. Larry, Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, wiley, 2001
22. B. Kumar M. Llorente J. Froehlich T. Dang A. Sathrum C. P. Kubiak Annu. Rev. Phys. Chem. 2012 63 541 569
23. R. G. Lerner and G. L. Trigg, Encyclopaedia of Physics, VHC publishers, 2nd edn, 1991
24. D. T. Sawyer, A. Sobkowiak and J. L. Roberts, Electrochemistry for Chemists, John Wiley, 1995
25. J. Ronge T. Bosserez D. Martel C. Nervi L. Boarino F. Taulelle G. Decher S. Bordiga J. A. Martens Chem. Soc. Rev. 2014 43 7963 7981
26. F. Sastre M. J. Munoz-Batista A. Kubacka M. Fernandez-Garcia W. A. Smith F. Kapteijn M. Makkee J. Gascon ChemElectroChem 2016 3 1497 1502
27. C. Delacourt P. L. Ridgway J. Newman J. Electrochem. Soc. 2010 157 B1902 B1910
28. E. Lamy L. Nadjo J. M. Saveant J. Electroanal. Chem. 1977 78 403 407
29. Y. Hori A. Murata K. Kikuchi S. Suzuki J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1987 728 729 10.1039/C39870000728
30. Y. Hori O. Koga H. Yamazaki T. Matsuo Electrochim. Acta 1995 40 2617 2622
31. Y. Hori R. Takahashi Y. Yoshinami A. Murata J. Phys. Chem. B 1997 101 7075 7081
32. C. C. L. McCrory S. Jung I. M. Ferrer S. M. Chatman J. C. Peters T. F. Jaramillo J. Am. Chem. Soc. 2015 137 4347 4357
33. B. A. Rosen A. Salehi-Khojin M. R. Thorson W. Zhu D. T. Whipple P. J. A. Kenis R. I. Masel Science 2011 334 643 644
34. J. H. Bang K. Han S. E. Skrabalak H. Kim K. S. Suslick J. Phys. Chem. C 2007 111 10959 10964
35. S. Sharma B. G. Pollet J. Power Sources 2012 208 96 119
36. S. C. Ma Y. C. Lan G. M. J. Perez S. Moniri P. J. A. Kenis ChemSusChem 2014 7 866 874
37. Live spot prices of precious metals, https://www.bulliondesk.com/, accessed January 06, 2016
38. Y. Hori H. Ito K. Okano K. Nagasu S. Sato Electrochim. Acta 2003 48 2651 2657
39. F. Zhou S. M. Liu B. Q. Yang P. X. Wang A. S. Alshammari Y. Q. Deng Electrochem. Commun. 2014 46 103 106
40. F. Sastre and M. Makkee, private communications, March 2017
41. Q. Lu J. Rosen Y. Zhou G. S. Hutchings Y. C. Kimmel J. G. G. Chen F. Jiao Nat. Commun. 2014 5 3242
42. H. T. Subiao Liu Li Zeng Qi Liu Z. Xu Q. Liu J.-Li Luo J. Am. Chem. Soc. 2017 139 4
43. F. E. Osterloh Chem. Soc. Rev. 2013 42 2294 2320
44. J. W. Tang J. R. Durrant D. R. Klug J. Am. Chem. Soc. 2008 130 13885 13891
45. S. C. Ma R. Luo J. I. Gold A. Z. Yu B. Kim P. J. A. Kenis J. Mater. Chem. A 2016 4 8573 8578
46. C. E. Tornow M. R. Thorson S. Ma A. A. Gewirth P. J. A. Kenis J. Am. Chem. Soc. 2012 134 19520 19523
47. K. Hara T. Sakata Bull. Chem. Soc. Jpn. 1997 70 571 576
48. M. Dunwell J. H. Wang Y. Yan B. Xu Phys. Chem. Chem. Phys. 2017 19 971 975
49. A. Wuttig M. Yaguchi K. Motobayashi M. Osawa Y. Surendranath Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2016 113 E4585 E4593
50. Y. H. Chen C. W. Li M. W. Kanan J. Am. Chem. Soc. 2012 134 19969 19972
51. K. Hara A. Kudo T. Sakata M. Watanabe J. Electrochem. Soc. 1995 142 L57 L59
52. C. W. Li J. Ciston M. W. Kanan Nature 2014 508 504 507
53. C. W. Li M. W. Kanan J. Am. Chem. Soc. 2012 134 7231 7234
54. G. Y. Zhao T. Jiang B. X. Han Z. H. Li J. M. Zhang Z. M. Liu J. He W. Z. Wu J. Supercrit. Fluids 2004 32 287 291
55. R. Kas K. K. Hummadi R. Kortlever P. de Wit A. Milbrat M. W. J. Luiten-Olieman N. E. Benes M. T. M. Koper G. Mul Nat. Commun. 2016 7 10748
56. J. F. Qing Li W. Zhu Z. Chen Bo Shen L. Wu Z. Xi T. Wang G. Lu J.-jie Zhu S. Sun J. Am. Chem. Soc. 2017 139 4290 4293
57. J. Medina-Ramos J. L. DiMeglio J. Rosenthal J. Am. Chem. Soc. 2014 136 8361 8367
58. S. A. Yao R. E. Ruther L. H. Zhang R. A. Franking R. J. Hamers J. F. Berry J. Am. Chem. Soc. 2012 134 15632 15635
59. D. Saravanakumar J. Song N. Jung H. Jirimali W. Shin ChemSusChem 2012 5 634 636
60. J. D. Froehlich C. P. Kubiak Inorg. Chem. 2012 51 3932 3934
61. A. Parkin J. Seravalli K. A. Vincent S. W. Ragsdale F. A. Armstrong J. Am. Chem. Soc. 2007 129 10328 10329
62. S. W. Ragsdale Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. 2004 39 165 195
63. N. Pentland J. O. M. Bockris E. Sheldon J. Electrochem. Soc. 1957 104 182 194
64. W. A. Badawy H. E. Feky N. H. Helal H. H. Mohammed Int. J. Hydrogen Energy 2013 38 9625 9632
65. P. D. Tran T. V. Tran M. Orio S. Torelli Q. D. Truong K. Nayuki Y. Sasaki S. Y. Chiam R. Yi I. Honma J. Barber V. Artero Nat. Mater. 2016 15 640 646
66. B. E. Conway L. Bai J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 1985 81 1841 1862
67. J. M. Jaksic M. V. Vojnovic N. V. Krstajic Electrochim. Acta 2000 45 4151 4158
68. A. Lasia A. Rami J. Electroanal. Chem. 1990 294 123 141
69. M. Jaccaud F. Leroux J. C. Millet Mater. Chem. Phys. 1989 22 105 119
70. E. R. Kotz S. Stucki J. Appl. Electrochem. 1987 17 1190 1197
71. S. Cobo J. Heidkamp P.-A. Jacques J. Fize V. Fourmond L. Guetaz B. Jousselme V. Ivanova H. Dau S. Palacin M. Fontecave V. Artero Nat. Mater. 2012 11 802 807
72. H. Cesiulis N. Tsyntsaru A. Budreika N. Skridaila Surf. Eng. Appl. Elect+ 2010 46 406 415
73. E. Gomez E. Pellicer E. Valles J. Electroanal. Chem. 2001 517 109 116
74. E. Gomez E. Pellicer E. Valles J. Appl. Electrochem. 2003 33 245 252
75. V. Kublanovsky O. Bersirova Y. Yapontseva H. Cesiulis E. Podlaha-Murphy Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2009 45 588 594
76. E. J. Podlaha D. Landolt J. Electrochem. Soc. 1996 143 885 892
77. M. Spasojevic N. Krstajic P. Despotov R. Atanasoski K. Popov J. Appl. Electrochem. 1984 14 265 266
78. F. Safizadeh E. Ghali G. Houlachi Int. J. Hydrogen Energy 2015 40 256 274
79. N. R. Elezovic V. D. Jovic N. V. Krstajic Electrochim. Acta 2005 50 5594 5601
80. R. K. Shervedani A. H. Alinoori A. R. Madram J. New Mater. Electrochem. Syst. 2008 11 259 265
81. K. I. V. I. Arul Raj J. Appl. Electrochem. 1990 20 32 38
82. N. Danilovic R. Subbaraman D. Strmcnik V. R. Stamenkovic N. M. Markovic J. Serb. Chem. Soc. 2013 78 2007 2015
83. M. Smiljanic I. Srejic B. Grgur Z. Rakocevic S. Strbac Electrocatalysis 2012 3 369 375
84. C. Cachet M. Keddam V. Mariotte R. Wiart Electrochim. Acta 1994 39 2743 2750
85. A. Hamelin J. Electroanal. Chem. 1996 407 1 11
86. A. Hamelin A. M. Martins J. Electroanal. Chem. 1996 407 13 21
87. A. Hamelin L. Stoicoviciu G. J. Edens X. P. Gao M. J. Weaver J. Electroanal. Chem. 1994 365 47 57
88. J. Perez E. R. Gonzalez H. M. Villullas J. Phys. Chem. B 1998 102 10931 10935
89. Y. H. Xu Int. J. Hydrogen Energy 2009 34 77 83
90. L. A. Khanova L. I. Krishtalik J. Electroanal. Chem. 2011 660 224 229
91. G. K. S. Prakash F. A. Viva G. A. Olah J. Power Sources 2013 223 68 73
92. E. A. Hernandez-Pagan N. M. Vargas-Barbosa T. Wang Y. Zhao E. S. Smotkin T. E. Mallouk Energy Environ. Sci. 2012 5 7582 7589
93. Y. C. Li D. Zhou Z. Yan R. H. Gonçalves D. A. Salvatore C. P. Berlinguette T. E. Mallouk ACS Energy Lett. 2016 1 1149 1153
94. K. P. Kuhl E. R. Cave D. N. Abram T. F. Jaramillo Energy Environ. Sci. 2012 5 7050 7059
95. T. Hatsukade K. P. Kuhl E. R. Cave D. N. Abram T. F. Jaramillo Phys. Chem. Chem. Phys. 2014 16 13814 13819
96. K. N. Wu E. Birgersson B. Kim P. J. A. Kenis I. A. Karimi J. Electrochem. Soc. 2015 162 X6 X6
97. K. Wu E. Birgersson B. Kim P. J. A. Kenis I. A. Karimi J. Electrochem. Soc. 2015 162 F23 F32
98. E. J. Dufek T. E. Lister S. G. Stone M. E. McIlwain J. Electrochem. Soc. 2012 159 F514 F517
99. E. J. Dufek T. E. Lister M. E. McIlwain J. Appl. Electrochem. 2011 41 623 631
100. D. A. Vermaas M. Sassenburg W. A. Smith J. Mater. Chem. A 2015 3 19556 19562
101. H. Li C. Oloman J. Appl. Electrochem. 2007 37 1107 1117
102. R. L. Cook R. C. Macduff A. F. Sammells J. Electrochem. Soc. 1990 137 187 189
103. H. Mistry R. Reske Z. H. Zeng Z. J. Zhao J. Greeley P. Strasser B. R. Cuenya J. Am. Chem. Soc. 2014 136 16473 16476
104. Z. Liu R. I. Masel Q. Chen R. Kutz H. Yang K. Lewinski M. Kaplun S. Luopa D. R. Lutz J. CO2 Util. 2016 15 50 56
105. E. J. Dufek T. E. Lister M. E. McIlwain Electrochem. Solid-State Lett. 2012 15 B48 B50
106. Y. Hori, in Modern Aspects of Electrochemistry, ed., C. Vayenas, R. White, and, M. Gamboa-Aldeco, Springer, New York, 2008, vol. 42, ch. 3, pp. 89-189
107. H. R. Jhong S. C. Ma P. J. A. Kenis Curr. Opin. Chem. Eng. 2013 2 191 199
108. Y. Hori A. Murata R. Takahashi J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 1989 85 2309 2326
109. M. Gattrell N. Gupta A. Co J. Electroanal. Chem. 2006 594 1 19
110. N. Gupta M. Gattrell B. MacDougall J. Appl. Electrochem. 2006 36 161 172
111. M. R. Thorson K. I. Siil P. J. A. Kenis J. Electrochem. Soc. 2013 160 F69 F74
112. J. J. Wu F. G. Risalvato F. S. Ke P. J. Pellechia X. D. Zhou J. Electrochem. Soc. 2012 159 F353 F359
113. D. Kopljar N. Wagner E. Klemm Chem. Eng. Technol. 2016 39 2042 2050
114. S. Verma X. Lu S. C. Ma R. I. Masel P. J. A. Kenis Phys. Chem. Chem. Phys. 2016 18 7075 7084
115. B. Kim S. Ma H. R. M. Jhong P. J. A. Kenis Electrochim. Acta 2015 166 271 276
116. A. Salehi-Khojin H.-R. M. Jhong B. A. Rosen W. Zhu S. Ma P. J. A. Kenis R. I. Masel J. Phys. Chem. C 2013 117 1627 1632
117. B. A. Rosen A. Salehi-Khojin M. R. Thorson W. Zhu D. T. Whipple P. J. A. Kenis R. I. Masel Science 2011 334 643 644
118. M. Asadi B. Kumar A. Behranginia B. A. Rosen A. Baskin N. Repnin D. Pisasale P. Phillips W. Zhu R. Haasch R. F. Klie P. Král J. Abiade A. Salehi-Khojin Nat. Commun. 2014 5 4470
119. F. Zhou S. Liu B. Yang P. Wang A. S. Alshammari Y. Deng Electrochem. Commun. 2014 46 103 106
120. S. Hernández G. Barbero G. Saracco A. L. Alexe-Ionescu J. Phys. Chem. C 2015 119 9916 9925
121. K. Hara A. Kudo T. Sakata J. Electroanal. Chem. 1995 391 141 147
122. T. Yamamoto D. A. Tryk K. Hashimoto A. Fujishima M. Okawa J. Electrochem. Soc. 2000 147 3393 3400
123. S. Kaneco K. Iiba H. Katsumata T. Suzuki K. Ohta Chem. Eng. J. 2007 128 47 50
124. C. Costentin S. Drouet M. Robert J. M. Saveant Science 2012 338 90 94