journal article·2026-06-22Open access

Beyond Furnaces: Harnessing In Situ Joule Heating for Efficient C 1 Catalysis

Xue Kong, Tiantian Su, Faiza Meharban, Shengbin Cao, Jingsan Xu, Chao Lin, Xiaopeng Li, Yejian Xue, Wei Luo

Abstract

ABSTRACT The catalytic conversion of C 1 molecules (CO, CO 2 , CH 4 , CH 3 OH, CH 2 O, etc.) is a pivotal route toward carbon neutrality and a sustainable energy future. Traditional thermocatalysis relies on fossil‐fuel combustion to supply heat, but this approach suffers from low heat‐transfer efficiency, high energy consumption, and catalyst deactivation. In contrast, Joule‐heated catalysis directly energizes conductive catalysts with electric current, enabling in situ, spatially uniform heating and the coupling of electric and thermal fields, thereby enhancing C 1 molecule conversion and overall energy efficiency. This review systematically elucidates the fundamental principles of Joule‐heated catalysis and highlights recent advances in its application to CO 2 methanation, hydrogen production via reforming, and the oxidation of formaldehyde and CO. From the viewpoints of enhanced heat transfer, electron dynamics, and band‐structure modulation, the mechanisms underlying electrothermal synergy are comprehensively analyzed. Furthermore, the existing challenges and future prospects of Joule‐heated catalysis are discussed in terms of theoretical understanding, material design, and industrial implementation. This work aims to provide insights and guidance for advancing both the fundamental research and large‐scale application of Joule‐heated catalytic technologies.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: CO2 Reduction Techniques and Catalysts · Catalysts for Methane Reforming · Ammonia Synthesis and Nitrogen Reduction

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

School of New Energy Ningbo University of Technology Ningbo China

State Key Laboratory of Advanced Fibers Materials, College of Materials Science and Engineering Donghua University Shanghai China

School of Materials Shanghai Dianji University Shanghai China

School of Chemistry and Physics Queensland University of Technology Brisbane Queensland Australia

Funding

National Natural Science Foundation of China · Natural Science Foundation of Shanghai Municipality · Fundamental Research Funds for the Central Universities

References (89)

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