La aleación de Co-Ni encapsulado aumenta la electrorreducción de CO2 a alta temperatura

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Catálisis
• Captura y utilización del carbono

Sus antecedentes:

• La reducción electroquímica de dióxido de carbono (CO2) es crucial para el almacenamiento de energía renovable y el reciclaje de carbono.
• Los catalizadores actuales de alta temperatura en las celdas de electrólisis de óxido sólido tienen una baja eficiencia energética (<70%) y una vida útil limitada (<200 horas) a altas densidades de corriente (1 A cm-2).
• Las condiciones de funcionamiento a menudo implican temperaturas de 800°C o más.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un catalizador altamente eficiente y estable para la reducción electroquímica de CO2 a alta temperatura a monóxido de carbono (CO).
• Superar el compromiso entre la actividad y la estabilidad en los sistemas catalíticos existentes.
• Proporcionar un catalizador con potencial para aplicaciones industriales en el reciclaje de carbono.

Principales métodos:

• Desarrollo de un catalizador encapsulado de una aleación de cobalto-níquel (Co-Ni).
• Utilización de cería dopada con samario (Sm2O3 dopada con CeO2) como material de encapsulación.
• Prueba del rendimiento del catalizador a 800 °C y 1 A cm−2 para la conversión de CO2 a CO.

Principales resultados:

• Alcanzó un 90% de eficiencia energética y más de 2.000 horas de funcionamiento estable a 1 A cm-2 y 800°C.
• Se ha demostrado una selectividad del ~100% con respecto al CO y un rendimiento de un solo paso del 90%.
• La estructura encapsulada y la composición optimizada de la aleación mejoran la adsorción de CO2, moderan la adsorción de CO y suprimen la aglomeración de metales.

Conclusiones:

• El nuevo catalizador de aleación de Co-Ni encapsulado mejora significativamente la eficiencia y la estabilidad para la electroreducción de CO2 a alta temperatura.
• La estrategia de diseño de catalizadores aborda efectivamente las limitaciones de las tecnologías actuales, ofreciendo una solución prometedora para el reciclaje industrial de carbono.
• Este trabajo presenta una vía viable para diseñar catalizadores robustos para exigir transformaciones químicas a alta temperatura.