Electrolisis de CO2 en productos multicarbónicos con actividades superiores a 1 A cm

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química

Sus antecedentes:

• La electrólisis es un método prometedor para convertir el dióxido de carbono (CO2) en productos valiosos.
• La productividad en la electrólisis de CO2 a menudo se ve obstaculizada por la difusión ineficiente del gas a la superficie del catalizador.
• Los métodos existentes se enfrentan a desafíos para optimizar simultáneamente el transporte de gases, iones y electrones.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una nueva arquitectura para la electrólisis de CO2 que supere las limitaciones del transporte masivo.
• Mejorar la eficiencia y la productividad de la conversión de CO2 en etileno.
• Para demostrar un diseño escalable para reactores electroquímicos avanzados.

Principales métodos:

• Desarrollo de una arquitectura de heterounión masiva de catalizadores:ionómero (CIBH).
• Incorporación de capas de ionómero superfinas con funcionalidades hidrofóbicas y hidrofílicas adaptadas.
• Caracterización electroquímica de la reducción de CO2 en catalizadores de cobre en un electrolito alcalino de alta concentración (7 M KOH).

Principales resultados:

• La arquitectura CIBH desacopla efectivamente las vías de transporte de gases, iones y electrones.
• El transporte de gases e iones se extendió desde la escala nanométrica a la micrométrica.
• Se obtiene una alta densidad de corriente parcial de etileno de 1,3 A/cm2.
• Se alcanzó una eficiencia energética catódica del 45% para la electrorreducción de CO2 al etileno.

Conclusiones:

• La arquitectura CIBH representa un avance significativo en la tecnología de electrólisis de CO2.
• Esta estrategia de diseño permite una conversión electroquímica de alto rendimiento del CO2.
• Los hallazgos allanan el camino para procesos de mejora de los gases de efecto invernadero más eficientes y productivos.