Incremento de la producción de formato en la reducción electrocatalítica de CO2 a través de una ventana de amplio...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Catálisis
• Ciencias de los materiales
• Almacenamiento y conversión de energía

Sus antecedentes:

• La reducción electroquímica de CO2 a formato generalmente ocurre dentro de un rango de potencial estrecho en las superficies de paladio (Pd).
• La interconversión eficiente entre CO2 y formato/ácido fórmico (FA) es crucial para el almacenamiento de energía y las tecnologías neutras en carbono.
• Los catalizadores Pd existentes tienen limitaciones en cuanto a la eficiencia y la selectividad de la reducción de CO2.

Objetivo del estudio:

• Explorar los catalizadores Pd dopados con boro (Pd-B/C) para la reducción electroquímica de CO2 en un rango potencial ampliado.
• Investigar el rendimiento del catalizador para facilitar la interconversión entre CO2 y ácido fórmico/formato.
• Comprender el papel del dopaje de boro en la mejora de la actividad catalítica y la selectividad.

Principales métodos:

• Experimentos electroquímicos de reducción de CO2 con catalizadores Pd-B/C y Pd/C.
• La electrolisis operando en el electrolito KHCO3 saturado de CO2.
• Cálculos de la Teoría Funcional de Densidad (DFT) para analizar los mecanismos de reacción y la energética intermedia.

Principales resultados:

• Pd-B/C logró una eficiencia faradaica de formato (ηHCOO) de ~70% a -0,5 V frente a RHE, superando significativamente el rendimiento de Pd/C.
• La concentración de formato en Pd-B/C fue ~18 veces mayor que en Pd/C, demostrando una actividad catalítica superior.
• Los cálculos de DFT indicaron que el dopaje de boro favorece la formación del formato intermedio (HCOO*) sobre el intermedio de la vía del CO (*COOH).

Conclusiones:

• El Pd-B/C actúa como un catalizador de doble función muy eficaz para la interconversión reversible de CO2/ácido fórmico.
• El dopaje de boro mejora la reducción de CO2 para formar y mejora la selectividad, superando las limitaciones de los catalizadores Pd tradicionales.
• Este catalizador ofrece una vía prometedora para el almacenamiento eficiente de energía y la utilización de carbono.