Electrolizador de membrana bipolar con hueco cero para la reducción de dióxido de carbono utilizando...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Catálisis
• Captura y utilización del carbono

Sus antecedentes:

• La reducción electroquímica de CO2 se ve obstaculizada por la formación de carbonatos en medios alcalinos.
• Las células de cero brecha con membranas bipolares (BPM) ofrecen una solución, pero enfrentan desafíos con la estabilidad del catalizador en entornos ácidos.
• La evolución del hidrógeno a menudo domina la reducción de CO2 en los dispositivos BPM debido a la degradación del catalizador.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y evaluar electrocatalizadores tolerantes a los ácidos para la reducción selectiva de CO2 en un dispositivo BPM de brecha cero.
• Investigar el rendimiento de los electrocatalizadores moleculares de Ni en condiciones alcalinas dentro de una configuración de BPM.
• Demostrar la eficiencia de la conversión de CO2 utilizando agua pura y una fuente de CO2.

Principales métodos:

• Se utilizaron configuraciones de celdas de brecha cero con membranas bipolares de sesgo inverso (BPM).
• Se emplean electrocatalizadores moleculares de Ni tolerantes al ácido para la reducción de CO2.
• Funcionó el dispositivo con una alimentación de agua pura y CO2 en varias densidades de corriente.
• Se analizó la selectividad del producto y se identificaron las limitaciones de rendimiento.

Principales resultados:

• Se ha conseguido una reducción selectiva de CO2 (> 60%) utilizando electrocatalizadores moleculares de Ni tolerantes al ácido en un dispositivo BPM de intervalo cero.
• Se ha demostrado la conversión exitosa de CO2 con agua pura y alimentación de CO2, evitando la pérdida de carbonato.
• Se observó una disminución de la selectividad del CO (> 30%) a densidades de corriente más altas (100 mA cm-2) debido a la inhibición reversible del producto.
• Se confirmó la viabilidad de los catalizadores moleculares de Ni en entornos ácidos dentro de los BPM.

Conclusiones:

• Los catalizadores tolerantes al ácido son cruciales para la reducción electroquímica eficiente de CO2 en los dispositivos BPM de brecha cero.
• Los electrocatalizadores moleculares de Ni son prometedores para la conversión selectiva de CO2, superando los desafíos de la formación de carbonato y la degradación del catalizador.
• Se necesitan más investigaciones sobre la mitigación de la inhibición del producto para optimizar el rendimiento a densidades de corriente más altas.