Faradaic efficiency for CO₂→methanol (aqueous)
CO₂→메탄올 (수계) 패러데이 효율
수계 전해질에서 CO₂→메탄올 (및 알코올 계열)의 패러데이 효율, 단상 Cu₂O-nanofiber-photocathode (5 nm TiO₂-ALD-shell) 기준; 0.5 M KHCO₃, AM 1.5G (see Kang et al., ACS Nano (2018), Fig. 4c–d).
| 생성물 | FE | 전위 | 비고 |
|---|---|---|---|
| 메탄올 | 87% | 0.4 V vs RHE | 0.6 V 이하에서 주요 생성물 |
| 에탄올 | 5.8% | 0.4 V vs RHE | — |
| 총 알코올 | ~93% | 0.4 V vs RHE | 수계 Cu₂O CO₂RR 최고 기록 (2018) |
| 포름산 | 주요 생성물 | 0.6–0.7 V vs RHE | 고전압 조건 생성물 |
모든 값은 Kang et al., ACS Nano (2018), Fig. 4c–d 참조.
- 더 높은 바이어스(0.6–0.7 V vs RHE)에서는 포름산이 주요 생성물이 되며, 메탄올은 0.6 V 이하에서 주요 생성물로 전환된다.
- 93% "수계 Cu₂O CO₂RR 최고 기록" 주장은 기존 Cu₂O 수계 벤치마크 (refs 26–28: Ghadimkhani 2013, Won 2014, Rajeshwar 2013) 대비 기준이며, 현재 이 위키에 다른 수계 Cu₂O CO₂RR 출처가 존재하지 않아 내부 모순은 없다.
⚠ CO 선택성 faradaic-efficiency-CO 페이지와 상호 순위 비교 불가 — 생성물 (메탄올/알코올 vs CO) 및 전해질/반응 조건이 상이하다. 각 값에는 반드시 조건 주석이 부기되어야 한다.
선택성은 얇은 ALD 쉘에 의해 TiO₂-passivation-thickness-CO₂-selectivity를 통해 유지되며, 단상 Cu₂O는 kinetically-processable-window-phase-control를 통해 제조된다.
전기화학적 Cu/In₂O₃ 헤테로구조 전극 (paper_231, 2024)
Cu-In₂O₃-heterostructure-electrode (탄소 천 위에 공동-스퍼터링된 Cu/In₂O₃, 암조건 전기화학, 0.1 M KHCO₃ H-셀)은 metal-oxide-interface-d-band-upshift-CO₂-deepreduction를 통해 전위 전환 가능한 CO/CH₃OH 선택성을 나타낸다:
| 촉매 | FE(CH₃OH) | 전위 | 비고 |
|---|---|---|---|
| Cu/In₂O₃-3 (RF 60 W) | 56% | −0.55 V vs RHE | 전기화학, 상압 H-셀, 1 h |
| Cu/In₂O₃-4 (RF 80 W) | 42% | −0.55 V vs RHE | CO 최적 변형체 (FE(CO) 78% at −0.75 V) |
값은 Du et al., Nano Energy (2024), Fig. 3c,g 참조.
전기화학적 CuO/Pd 헤테로접합 전극 (paper_232, 2024)
CuO-Pd-heterojunction-electrode (잔디형 CuO 나노로드 + Cu 포일 위에 갈바니 치환된 Pd; CuO는 계내에서 산화물 유래 Cu로 환원됨; 암조건 전기화학, 0.1 M KHCO₃ H-셀), metal-oxide-interface-work-function-CO₂ 경유:
| 촉매 | FE(CH₃OH) | 전위 | 비고 |
|---|---|---|---|
| CuO/Pd-2 (8.04 at% Pd) | 54% | −0.65 V vs RHE | FE ≥ 50% 13.4 h 유지 (Fig. 6c) |
값은 Du et al., J. Colloid Interface Sci. (2024), Fig. 5c, 6c 참조.
전기화학적 Cu₂O/Pd Cu⁺ 보존 촉매 (paper_255, 2025)
Cu₂O-Pd-catalyst (상업용 Cu₂O + ~8 nm Pd(111), 1.07 at% Pd; Cu₂O 상이 계내에서 보존됨; 암조건 전기화학, 0.1 M KHCO₃ H-셀), Cu-plus-stabilization-interfacial-Pd 경유:
| 촉매 | FE(CH₃OH) | 전위 | 비고 |
|---|---|---|---|
| Cu₂O/Pd-3 (1.07 at% Pd) | 78% | −0.75 V vs RHE | 45 h에서 FE 80% 유지 (Fig. 3h) |
C₂H₄ 각주: FE(C₂H₄) = 32% at −1.15 V (Cu₂O/Pd-3), Cu₂O/Pd-1의 경우 −1.05 V에서 최대 40% (see Du et al., J. Colloid Interface Sci. (2025), Fig. 3d–e). 이 78%는 현재 위키의 Cu 기반 계열에서 암조건 전기화학 H-셀 메탄올 FE 최고값이며 — 동일 연구 그룹의 paper_232 CuO/Pd 54%를 상회한다 (동일한 0.1 M KHCO₃ H-셀 구성; Cu 산화 상태 전략의 차이, Cu⁺ 보존 vs 산화물 유래 Cu⁰).
참고: 초록에는 78%로 기재되어 있으나 (Fig. 3d −0.75 V에서의 최고값), 45 h 안정성 캡션에는 "80% 유지"로 명시되어 있다 — 이는 동일 실험 내 두 시점의 값으로, 모순이 아니다.
⚠ 광화학 vs 전기화학 — 상호 순위 비교 불가. 위의 Cu₂O 나노섬유 항목 (paper_110)은 광구동 Cu₂O 광음극 시스템 (메탄올 87%, AM 1.5G, 0.5 M KHCO₃, 0.4 V vs RHE)이며, paper_231 및 paper_232 항목은 암조건 전기화학 시스템 (무조사, 0.1 M KHCO₃, 상이한 전위 기준)이다. 54–56%의 낮은 FE는 87%의 광화학 값과 모순이 아니다 — 반응 방식, 전해질 농도, 전위 기준이 모두 상이하다. 각 값에는 반드시 조건 주석이 부기되어야 하며, 단순 순위 비교는 지양해야 한다.