Electrorreducción del CO2 capturado en catalizadores de plata: influencia del agente de captura y fuente de protones

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Captura y utilización del carbono
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La electrorreducción directa del CO2 capturado (c-CO2RR) ofrece una vía energéticamente eficiente para la reutilización del carbono evitando la separación del CO2.
• Comprender la influencia de los agentes de captura y las fuentes de protones es crucial para optimizar los procesos de c-CO2RR.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de diferentes agentes de captura (metóxido, NH3, bicarbonato) y fuentes de protones en la electrorreducción directa del CO2 capturado (c-CO2RR) utilizando electrocatalizadores de plata.
• Para aclarar la interacción entre c-CO2RR, la electrorreducción de CO2 libre y la reacción de evolución del hidrógeno (HER) en condiciones variables.

Principales métodos:

• Combinación de cálculos teóricos (teoría funcional de la densidad) y estudios electroquímicos experimentales.
• Utilizó una célula de electrodo de cilindro giratorio para controlar el transporte de masas.
• Se analizó la influencia de la acidez de la fuente de protones (pKa) y el potencial aplicado en las vías de reacción.

Principales resultados:

• La acidez de la fuente de protones (pKa inferior) mejora la reactividad c-CO2RR, pero también favorece la reacción de evolución del hidrógeno (HER) en la plata.
• Se encontró que HER era dominante sobre c-CO2RR en los catalizadores de plata, independientemente del agente de captura o el disolvente.
• El metóxido surgió como un agente de captura potencial, mostrando una menor actividad de HER en comparación con los sistemas basados en amoníaco, aunque c-CO2RR siguió siendo subordinado.

Conclusiones:

• La fuente de protones juega un papel crítico en c-CO2RR, influyendo tanto en la reactividad como en la selectividad.
• Para lograr una eficiencia c-CO2RR se requiere superar el HER preferencial en los catalizadores de plata, lo que requiere avances en el diseño del catalizador.
• El metóxido presenta un agente de captura alternativo prometedor para la electrorreducción directa de CO2, pero se necesita una optimización adicional para hacer que c-CO2RR sea competitivo.