Identificación de regiones activas en una capa de catalizador en un electrodo de difusión de gas en la...

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Catálisis
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Los electrodos de difusión de gas (GDE) son vitales para las reacciones electroquímicas de reducción de CO2 (CO2RR), mitigando las limitaciones del transporte de masas.
• La ubicación precisa de la región activa dentro de la capa catalizadora de GDE no se entiende completamente, lo que dificulta la optimización.

Objetivo del estudio:

• Identificar y caracterizar la región activa dentro de una capa de catalizador de plata (Ag) en un GDE durante la CO2RR.
• Investigar la influencia de los parámetros operativos y las propiedades del sustrato en la ubicación y extensión de la región activa.

Principales métodos:

• Utilizó una fina capa de bismuto (Bi) como reportero dentro de una capa de catalizador de Ag, aprovechando las distintas selectividades de CO2RR de Bi y Ag.
• Manipuló la posición de la capa Bi dentro de la capa Ag para mapear la región activa.
• Desarrolló y empleó la espectroscopia Raman *operando* para la caracterización de la capa de catalizador transversal.

Principales resultados:

• Se identificó la región activa a 100 mA cm−2 que se ubicará entre 150 y 600 nm del sustrato de PTFE.
• Se ha demostrado que la densidad de corriente, la humedad del gas de alimentación y la hidrofobia del sustrato afectan significativamente la ubicación y el grosor de la región activa.

Conclusiones:

• Se estableció un método para localizar con precisión la región activa dentro de las capas catalizadoras de GDE para CO2RR.
• Los hallazgos proporcionan información crítica para el diseño y la optimización de GDE para la conversión electroquímica eficiente de CO2.