El acoplamiento asimétrico CO-CHO sobre la aleación de un solo átomo Pr permite la electrosíntesis a nivel industrial...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Catálisis

Sus antecedentes:

• La conversión electrocatalítica del dióxido de carbono (CO2) en sustancias químicas valiosas como el etileno (C2H4) es crucial para la síntesis sostenible.
• El logro de tasas de producción industrialmente viables para la electroreducción de CO2 sigue siendo un obstáculo importante.

Objetivo del estudio:

• Examinar e identificar de forma computacional nuevos catalizadores para la electrorreducción eficiente de CO2 a C2H4.
• Investigar el mecanismo de activación del CO2 y la formación de C2H4 en catalizadores de aleación monoatómica.

Principales métodos:

• Selección computacional de catalizadores de aleación de un solo átomo.
• Caracterización electroquímica de la reacción de reducción de CO2 (CO2RR).
• Evaluación del rendimiento en un ensamblador de electrodos de membrana (MEA).

Principales resultados:

• Identificación de una aleación de un solo átomo de praseodimio (Pr) en el catalizador de cobre (Pr@Cu).
• El catalizador Pr@Cu-2 optimizado logró un 64,2% de eficiencia Faradaic C2H4 a -1,6 V frente a RHE y 1200 mA cm-2.
• Se ha demostrado una producción estable de C2H4 de 21,3 mL min-1 a 20 A durante más de 200 h en un electrolizador MEA de 100 cm2.

Conclusiones:

• Las aleaciones de un solo átomo mejoran significativamente la activación de CO2 y facilitan el acoplamiento asimétrico *CO-*CHO para la electrosíntesis de C2H4.
• El catalizador Pr@Cu-2 muestra un gran potencial para la producción escalable y sostenible de C2H4.
• Este trabajo proporciona información fundamental sobre el diseño de catalizadores avanzados para la valorización del CO2.