La regeneración del catalizador mediante oxidación química permite la reducción electroquímica a largo plazo del...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Catálisis
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• La reducción electroquímica de CO2 (ECR) tiene como objetivo la relevancia industrial con altas densidades de corriente, selectividad del producto y estabilidad.
• Los catalizadores de cobre (Cu) se degradan bajo ECR, especialmente a altas densidades de corriente, perdiendo la selectividad para los productos multicarbónicos (C2+) debido a cambios estructurales.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y demostrar una estrategia de regeneración de catalizadores para mejorar la estabilidad de funcionamiento de los catalizadores de Cu para ECR.
• Lograr una alta selectividad sostenida para los productos de C2+, en particular el etileno, en condiciones industrialmente relevantes.

Principales métodos:

• Se ha aplicado un método de electrólisis con regímenes de funcionamiento alternados "encendido" y "apagado" para la regeneración del catalizador.
• Se utilizó una célula de flujo con un catalizador de Cu a 150 mA cm-2 y un electrodo de difusión de gas de Cu 3D a 1 A cm-2.
• Investigó los efectos de los cambios morfológicos minimizados, la oxidación del átomo Cu, el lavado de sal y la reducción de la temperatura del catolito.

Principales resultados:

• La estrategia de regeneración aumentó significativamente la vida útil del catalizador, manteniendo la selectividad del etileno ≥40% durante más de 200 h a 150 mA cm-2.
• La ECR al etileno alcanzó una selectividad ≥40% a 1 A cm-2 con un electrodo 3D Cu, estable durante más de 36 h.
• Recuperación demostrada de una alta selectividad de C2+ a partir de catalizadores anteriormente considerados degradados.

Conclusiones:

• Los catalizadores basados en Cu pueden regenerarse para lograr una alta selectividad de C2+, incluso después de experimentar una degradación del rendimiento.
• La estrategia de electrólisis "encendido/apagado", combinada con ajustes operativos específicos, prolonga efectivamente la vida útil y el rendimiento del catalizador.
• Este trabajo presenta una vía viable para la conversión electroquímica estable y selectiva de CO2 en productos valiosos.