Eletrorreducción de alta potencia de CO2 a C2 en sitios Cu cuadrados espaciados en Ga

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Catálisis
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• La conversión electroquímica de CO2 en productos multicarbónicos (C2) en catalizadores de cobre está limitada por la cobertura intermedia de CO adsorbido (*CO) y la eficiencia de acoplamiento C-C.
• La alta cobertura de *CO conduce a la repulsión y al acoplamiento C-C reducido, lo que dificulta la actividad y la selectividad de CO2 a C2, especialmente a altas densidades de corriente.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un catalizador avanzado que mejore la electrorreducción de CO2 a productos de C2 optimizando la cobertura de *CO y el acoplamiento C-C.
• Investigar el rendimiento de un compuesto intermetálico Cu9Ga4 ordenado atómicamente para la electrorreducción de CO2.

Principales métodos:

• Desarrollo de un compuesto intermetálico Cu9Ga4 ordenado atómicamente con sitios de unión Cu cuadrados separados por átomos Ga inertes.
• Evaluación electroquímica del catalizador Cu9Ga4 para la electrorreducción de CO2, evaluando la actividad, la selectividad y la estabilidad.

Principales resultados:

• El catalizador Cu9Ga4, con sus únicos sitios de Cu espaciados en Ga, redujo la repulsión de *CO y mejoró la cobertura de *CO, promoviendo un acoplamiento eficiente de C-C.
• Se logró una densidad máxima de corriente parcial de C2 de 1207 mA cm-2 con una eficiencia Faradaic del 71% para la electrorreducción de CO2 a C2.
• Capacidad demostrada de electrólisis de alta potencia (aprox. 200 W) y una excelente estabilidad electroquímica.

Conclusiones:

• El compuesto intermetálico Cu9Ga4 mejora significativamente la electrorreducción de CO2 a productos de C2 en comparación con los catalizadores de Cu tradicionales.
• El diseño del catalizador gestiona eficazmente los intermedios de *CO, lo que permite un acoplamiento C-C eficiente y un alto rendimiento a densidades de corriente industrialmente relevantes.