El papel de los protones en la reducción del CO2 en el oro en condiciones ácidas

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Catálisis
• Ciencias del medio ambiente

Sus antecedentes:

• La formación de carbonatos es un desafío importante en la reducción electroquímica de CO2 (CO2RR), lo que limita su viabilidad industrial.
• La generación de iones de hidróxido a partir del agua como fuente de protones conduce inevitablemente a la formación de carbonatos, incluso en electrolitos ligeramente ácidos.

Objetivo del estudio:

• Para investigar el proceso de electrodo de CO2RR en medios ácidos.
• Para entender el papel de los protones frente a los iones de hidróxido en el mecanismo de reacción.
• Identificar estrategias para mitigar la formación de carbonatos con el fin de mejorar la eficiencia de la tasa de emisiones de CO2.

Principales métodos:

• Se utilizó la voltametría de anillo-disco giratorio (RRDE).
• Se utiliza el microscopio electroquímico de barrido de interrogación de superficie (SECM).
• Se analizará el rendimiento del CO2RR en un rango de condiciones de pH.

Principales resultados:

• Se observó un comportamiento distinto dependiente del pH en el CO2RR.
• Protón identificado (H+) como reactivo en el paso de determinación de la velocidad (RDS).
• Encontró evidencia de adsorción temprana de CO2 bajo condiciones ácidas locales.

Conclusiones:

• La participación de los protones en el RDS es crucial para una CO2RR eficiente en medios ácidos.
• La mitigación de la generación de hidróxido y la promoción de la participación directa de protones puede superar los obstáculos a la formación de carbonatos.
• Los resultados proporcionan información fundamental para el diseño de catalizadores y sistemas avanzados de CO2RR.