Ajuste del entorno de reacción interfacial para la electrorreducción al CO en medios ligeramente ácidos

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Catálisis
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• La electrorreducción del dióxido de carbono (CO₂ER) es crucial para la producción química sostenible.
• Las reacciones homogéneas en medios neutrales / alcalinos causan una pérdida significativa de carbono, lo que limita el uso industrial.
• La alcalinidad interfacial promueve reacciones secundarias parasitarias, reduciendo la eficiencia de CO2 / ER.

Objetivo del estudio:

• Para mitigar las reacciones homogéneas en la electrorreducción de CO2.
• Mejorar la eficiencia para la producción de monóxido de carbono (CO).
• Investigar el efecto del entorno de los electrolitos sobre la CO2 y la reacción de evolución del hidrógeno (HER).

Principales métodos:

• La electrorreducción de CO2 se realiza en un medio ligeramente ácido.
• Utilizó una configuración de electrodo de anillo y disco giratorio (RRDE) con un electrodo de oro (Au).
• Monitoreo in situ del pH interfacial y de la recogida de CO mediante el anillo Au.

Principales resultados:

• Se ha logrado una eficiencia faradaica de más del 80% para el CO en un electrodo Au plano.
• Se ha demostrado la supresión de la reacción parasitaria de evolución del hidrógeno (HER, por sus siglas en inglés) en condiciones ácidas.
• Se observó un cambio en la dominación de HER de la reducción de protones a agua con el cambio de pH interfacial.
• Identificación de las condiciones óptimas para la reducción de CO2 justo antes de que se inicie la reducción de agua.
• Los aniones próticos (HSO₄-) y los cationes débilmente hidratados (K⁺) aceleran la reducción de CO_2.

Conclusiones:

• Los medios ligeramente ácidos mitigan efectivamente las reacciones homogéneas en la electrorreducción de CO2.
• La modulación del entorno de reacción interfacial es clave para mejorar la selectividad y la eficiencia del CO.
• La técnica RRDE proporciona información valiosa sobre los procesos interfaciales durante la electrocatálisis.