Efecto aniónico en la reducción electroquímica de CO2: de espectadores a orquestradores

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Catálisis
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• La reacción electroquímica de reducción de CO2 (eCO2RR) convierte el CO2 en combustibles valiosos.
• La reacción de evolución del hidrógeno (HER) compite con eCO2RR en electrolitos acuosos.
• La influencia del anión en eCO2RR es menos comprendida que la influencia del catión.

Objetivo del estudio:

• Investigar el efecto de varios aniones en el rendimiento del catalizador de oro para eCO2RR.
• Comprender los mecanismos fundamentales que rigen la influencia de los aniones en la selectividad y la cinética de eCO2RR.
• Identificar los aniones óptimos para una eCO2RR acuosa eficiente.

Principales métodos:

• Espectrometría de masas electroquímica diferencial in situ (DEMS) para el análisis de productos en tiempo real.
• Simulaciones de dinámica molecular (DM) para sondear las interacciones anión-electrodo.
• Selección sistemática de los aniones inorgánicos y carboxilados.

Principales resultados:

• Los aniones alteran significativamente la cinética y la selectividad de eCO2RR.
• Energía libre de la fisorción aniónica identificada como un descriptor clave.
• Los aniones de adsorción débil promueven una reducción favorable del CO2.
• El anión propionato logró casi el 100% de eficiencia Faradaic para eCO2RR.

Conclusiones:

• La selección de aniones es crucial para optimizar el eCO2RR acuoso.
• La adsorción de aniones débiles facilita la reducción eficiente del CO2.
• El propionato se muestra prometedor como un anión altamente efectivo para eCO2RR, comparable al bicarbonato.