Abstract Microbial electrosynthesis (MES) is a budding technology, where the principles of bioelectrochemical systems are employed to sequester CO2 and concomitantly produce value-added organic chemicals. The inferior production rate of organic chemicals in MES is a major roadblock in the real field application of this novel technology, which needs to be overcome by applying biocompatible metal-based cathode catalysts. Therefore in the present investigation, Rh and TiO2 microparticles were applied as cathode catalyst in MES and performance was compared based on production rate of organic chemicals and electrochemical parameters. The electrochemical properties of Rh and TiO2 were illustrated by employing cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy, and reduction in overpotential associated with hydrogen evolution reaction was noticed for TiO2 coated electrode. Moreover, the production rate of acetate was also enhanced by 2.14 and 1.3 times due to the application of TiO2 (MES-Ti) and Rh (MES-Rh), respectively, as cathode catalyst in comparison to the MES operated without any cathode catalyst. Better bacterial attachment and more production of hydrogen were also observed for MES-Ti, which was fundamental to the improved performance of MES-Ti. Therefore, TiO2 can be deliberated as an effective cathode catalyst in MES to escalate its production rate.

中文翻译：

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应用 TiO2 和 Rh 作为阴极催化剂通过 CO2 封存促进有机化合物的微生物电合成

摘要 微生物电合成 (MES) 是一项新兴技术，它利用生物电化学系统的原理来隔离 CO2 并同时生产具有附加值的有机化学品。MES中有机化学品的低产率是这项新技术在实际现场应用中的主要障碍，需要通过应用生物相容性金属基阴极催化剂来克服。因此，在本研究中，Rh 和 TiO2 微粒用作 MES 中的阴极催化剂，并根据有机化学品的产率和电化学参数比较性能。通过循环伏安法和电化学阻抗谱来说明 Rh 和 TiO2 的电化学性质，TiO2 涂层电极与析氢反应相关的过电位降低。此外，与没有任何阴极催化剂的 MES 相比，由于分别使用 TiO2（MES-Ti）和 Rh（MES-Rh）作为阴极催化剂，乙酸盐的产率也提高了 2.14 和 1.3 倍。MES-Ti 还观察到了更好的细菌附着和更多的氢气产生，这是提高 MES-Ti 性能的基础。因此，可以考虑将 TiO2 作为 MES 中有效的阴极催化剂，以提高其生产率。与没有任何阴极催化剂的 MES 相比，作为阴极催化剂。MES-Ti 还观察到了更好的细菌附着和更多的氢气产生，这是提高 MES-Ti 性能的基础。因此，可以考虑将 TiO2 作为 MES 中有效的阴极催化剂，以提高其生产率。与没有任何阴极催化剂的 MES 相比，作为阴极催化剂。MES-Ti 还观察到了更好的细菌附着和更多的氢气产生，这是提高 MES-Ti 性能的基础。因此，可以考虑将 TiO2 作为 MES 中有效的阴极催化剂，以提高其生产率。