Control de la selectividad de los nanocristales de Cu en una célula de flujo de alimentación de gas a través de la...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Catálisis
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• La selectividad del producto de ajuste en la electrorreducción de dióxido de carbono (CO2RR) es crucial para la producción química sostenible.
• Los catalizadores de cobre (Cu) son prometedores para la CO2RR, pero a menudo presentan una selectividad limitada.
• La electrólisis pulsada ofrece una estrategia potencial para controlar las vías de reacción y mejorar el rendimiento del catalizador.

Objetivo del estudio:

• Investigar el efecto de las condiciones de electrorreducción pulsada en la selectividad del catalizador de cobre para el CO2RR.
• Para comparar la electrólisis pulsada con las condiciones de potencia en densidades de corriente industrialmente relevantes.
• Aclarar los mecanismos subyacentes responsables de una mayor selectividad de los productos.

Principales métodos:

• Se utilizó una célula de flujo alimentada con gas para la electrorreducción de CO2 en condiciones de electrólisis potencial y pulsada.
• Se emplean electrólisis pulsadas con diferentes potenciales oxidativos (0,61,5 V_RHE) seguidas de pulsos reductivos (-0,7 V_RHE).
• Caracterizó la estructura del catalizador y la química de la superficie utilizando XAS, SERS y SEM / TEM ex situ.

Principales resultados:

• La electrólisis pulsada a E_an = 0,9 V_RHE aumentó la selectividad del producto C2 en un 10% (FE_C2 = 43,6%) en comparación con las condiciones potencialistas (FE_C2 = 40,9%).
• La electrólisis pulsada a E_an = 1,2 V_RHE aumentó significativamente la selectividad del metano (FE_CH4 = 48,3%) en comparación con el control potencial (FE_CH4 = 0,1%).
• Las modificaciones estructurales del catalizador (interfaces defectuosas, límites de grano) y los cambios de pH locales se identificaron como factores clave que influyen en la selectividad.

Conclusiones:

• La electrorreducción pulsada de CO2 es una estrategia eficaz para ajustar la distribución del producto y mejorar la selectividad.
• La reconstrucción morfológica y la modulación local del pH son mecanismos críticos que rigen el rendimiento del catalizador en condiciones de pulso.
• Este enfoque ofrece una vía hacia una conversión electroquímica más eficiente y selectiva del CO2.