Faradaic efficiency — CO2 fixation into organic carboxylic acids
파라데이 효율 — 유기 카르복실산으로의 CO₂ 고정
불포화 탄화수소의 전기화학적 카르복실화를 통한 다탄소 카르복실산 생성물로의 CO₂ 고정에 대한 파라데이 효율 값.
⚠ faradaic-efficiency-CO 및 faradaic-efficiency-CO₂-to-methanol과 구별되는 페이지임. 이 페이지의 생성물은 다탄소 카르복실산(CO, HCOOH, 메탄올이 아님)이며, 전해질은 비수계 DMF/TBABF₄(CO₂→CO 기준값에 사용되는 수계 KHCO₃와 상이)이고, 기준 전극은 Ag/Ag⁺ (RHE 기준 아님)이다. 이 항목들은 CO/포름산/메탄올 페이지와 교차 순위 비교가 불가능하다.
스티렌의 베타-하이드로카르복실화 (paper_143)
Ni 음극, CO₂로 포화된 DMF/TBABF₄, j = 10 mA cm⁻², 실온 조건 (see Kim et al., Adv. Sci. (2019), Table S₁):
| 생성물 | FE | 조건 | 출처 |
|---|---|---|---|
| hydrocinnamic-acid (2, 베타-하이드로카르복실화) | 65% (최대) | 0.1 M H₂O / 0.1 M 스티렌; 2:1 비율 71:29 | Table S₁ entry 5 |
| hydrocinnamic-acid (2) | 47% | 1 M H₂O (선택도 96%, 단 HER FE 44%) | Table S₁ entry 11 |
| 2-phenylsuccinic-acid (1, 다이카르복실화) | 26% (FE) | 0.1 M H₂O (선택도 분지) | p.6, Fig. S₆ |
| H₂ (HER 부반응) | 3.2% | 0.1 M H₂O 최적 조건 | Table S₁ entry 5 |
| CO / CH₄ (부반응) | 0.4% / 0.3% | 0.1 M H₂O 최적 조건 | Table S₁ entry 5 |
- 최고 성능 음극은 Ni으로 최대 FE(2) 65%를 달성하며, Ti는 44%, Pt는 29%(높은 HER)에 그침. Kim et al., Adv. Sci. (2019), Figs. S4c–d 참조.
- TOF는 320 mV 과전위에서 10 s⁻¹, 760 mV에서 38 s⁻¹에 도달하며, 선택도 변화는 무시할 수준임 (Table S₂ entries 3, 5).
두 카르복실산 생성물 간의 선택도는 electrochemical-CO₂-carboxylation-selectivity를 통해 물 농도에 의해 결정된다.
푸르푸랄 유도체의 카르복실화 → FDCA (paper_256)
methyl-5-bromo-2-furancarboxylate와 CO₂의 음극 전기환원적 카르복실화를 통해 FDCA-cathodic 생성; 흑연 음극, DMF/TBAPF₆, 실온, 비수계, Ag/Ag⁺ 기준 전극 (see Lee et al., ACS Sustainable Chem. Eng. (2025), Fig. 2b):
| 생성물 | FE | 조건 | 출처 |
|---|---|---|---|
| FDCA-cathodic | 48.7% | 5 mA cm⁻², 총 전하량 99 C, 2e⁻ 화학양론 | Lee et al., ACS Sustainable Chem. Eng. (2025), Fig. 2b |
- ¹³CO₂ 표지 실험을 통해 삽입된 탄소가 CO₂ 유래임을 확인 (Fig. 2c).
- (부반응인 양성자화 대비) CO₂ 삽입 선택도는 수분이 아닌 양이온 크기에 의해 결정됨 — cation-ion-pairing-carboxylation-selectivity 참조.
⚠ 교차 순위 비교 불가. 이 항목들은 기질, 전극, 전자 수(스티렌 Ni 음극 1e⁻-RDS 대 푸르푸랄 유도체 흑연 2e⁻)가 모두 상이하다. FDCA 48.7% 값은 스티렌 65% 값과 동일한 수준이나, 직접 비교는 불가능하며, 각 값은 고유한 조건 주석을 수반한다.