El electrolito ternario basado en iones líquidos permite la electro-reducción eficiente de CO2 sobre electrodos...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La electro-reducción eficiente del dióxido de carbono (CO2) a productos valiosos como el monóxido de carbono (CO) es crucial para la química sostenible.
• Los catalizadores metálicos a granel ofrecen una ruta ideal pero desafiante debido a problemas de eficiencia y selectividad.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un sistema altamente eficiente para la electro-reducción de CO2 a CO utilizando electrodos metálicos a granel.
• Investigar el papel de un nuevo electrolito líquido iónico ternario en la mejora del rendimiento catalítico y la estabilidad.

Principales métodos:

• Acoplamiento de varios electrodos metálicos a granel con un electrolito líquido iónico ternario compuesto por tetrafluoroborato de 1-butilo-3-metilimidazolio, tetrafluoroborato de 1-dodecilo-3-metilimidazolio y acetonitrilo (MeCN).
• Caracterización electroquímica para medir la densidad de corriente, la eficiencia Faradaic (FE) para el CO y la supresión de la reacción de evolución del hidrógeno (HER).
• Análisis de la agregación de electrolitos y la estructura electroquímica de doble capa para comprender la mejora del rendimiento.

Principales resultados:

• El electrolito líquido iónico ternario aumentó significativamente la densidad de corriente a través de varios electrodos metálicos a granel.
• Se mantuvo una alta eficiencia Faradaic (FE) para CO (FE_CO) cercana al 100% en un amplio rango de potencial.
• Se observó supresión de la reacción de evolución del hidrógeno (HER), lo que condujo a una mejor selectividad para el CO.
• Los electrodos metálicos a granel mostraron una excelente estabilidad en el electrolito ternario durante la electro-reducción de CO2.

Conclusiones:

• El comportamiento de agregación único del electrolito líquido iónico ternario y la disposición de cationes mejoran la humedabilidad del electrodo y la adsorción de CO2.
• Los canales de difusión de H+ extendidos dentro de la doble capa electroquímica contribuyen a la alta densidad de corriente y al FE_CO.
• Este enfoque ofrece una estrategia prometedora para la electro-reducción eficiente y estable de CO2 a CO utilizando catalizadores metálicos a granel rentables.