Un electrolito de estado sólido facilita la electrólisis ácida de CO2 sin cationes metálicos alcalinos mediante la...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química

Sus antecedentes:

• La reducción electroquímica de CO2 (CO2R) en medios ácidos ofrece una vía para minimizar la pérdida de CO2 al prevenir la formación de bicarbonato.
• Por lo general, se requieren altas concentraciones de cationes metálicos alcalinos para suprimir la evolución del hidrógeno, pero conducen a la precipitación de sales y a una durabilidad reducida.
• Los sistemas existentes de CO2R se enfrentan a desafíos de durabilidad y eficiencia, especialmente cuando se utilizan materias primas diluidas de CO2.

Objetivo del estudio:

• Para resolver el desafío de la precipitación de sal en los sistemas ácidos de CO2R.
• Desarrollar un sistema de CO2R duradero y eficiente utilizando un conductor de protones en estado sólido.
• Para permitir el CO2R selectivo sin cationes metálicos alcalinos, incluso con CO2 diluido.

Principales métodos:

• Reemplazó el catolito líquido con un conductor de protones en estado sólido para controlar el transporte de protones.
• Utilizó un catalizador compuesto nanoporoso Au y de un solo átomo Ni.
• Se ha probado el sistema con 0,25 M de H2SO4 como anolito y diferentes concentraciones de CO2.

Principales resultados:

• Se ha alcanzado un 87% de eficiencia faradaica de CO a 300 mA/cm2 con un nuevo sistema de catalizador.
• Funcionamiento estable demostrado durante más de 110 horas con una alta eficiencia de carbono de un solo paso del 82,8%.
• Eficacia demostrada con materia prima diluida (5% de CO2), logrando un CO FE del 47,7%, superando significativamente los sistemas convencionales.

Conclusiones:

• El conductor de protones en estado sólido regula efectivamente el transporte de H+, lo que permite un entorno localmente alcalino para el CO2R selectivo.
• Este enfoque supera las limitaciones de las altas concentraciones de cationes y la precipitación de sal, mejorando la durabilidad del sistema.
• El sistema desarrollado presenta un diseño prometedor para electrolizadores ácidos de CO2R eficientes, especialmente para la conversión de CO2 diluido.