La alineación potencial en catalizadores en tándem mejora las eficiencias de conversión de CO2 a C2

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis

Sus antecedentes:

• Los catalizadores a base de cobre están limitados por la baja cobertura de CO para la generación selectiva de C2H4 en la electrorreducción de CO2.
• Los desajustes entre la formación de CO y los catalizadores de acoplamiento C-C dificultan la eficiencia del electrocatalizador en tándem.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un electrocatalizador en tándem robusto para una mayor generación selectiva de C2H4 a partir de CO2.
• Para abordar el problema de incompatibilidad de los componentes del catalizador en la electrorreducción de CO2.

Principales métodos:

• Los cálculos teóricos guiaron la selección de un catalizador de un solo átomo de níquel (Ni SAC).
• La espectroscopia infrarroja in situ confirmó el rendimiento del catalizador.
• Las pruebas electroquímicas en un reactor de célula de flujo evaluaron la generación de C2H4.

Principales resultados:

• El Ni SAC apoyado en Cu demostró una amplia ventana potencial de generación de CO.
• Logró una densidad de corriente parcial de ~ 370 mA / cm2 para C2H4 con ~ 62% de eficiencia faradaica.
• El rendimiento se mantiene estable durante más de 14 horas a 500 mA/cm2 en una célula de flujo.

Conclusiones:

• El catalizador en tándem Ni SAC/Cu propuesto facilita efectivamente la dimerización del carbono para la producción de C2H4 de alta eficiencia.
• Este diseño del catalizador supera las limitaciones anteriores en los sistemas en tándem de electrorreducción de CO2.
• El rendimiento demostrado supera a la mayoría de los catalizadores en tándem reportados anteriormente.