Efectos del pH local en la dependencia de la temperatura de la formación del producto en los electrolizadores de CO2

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Catálisis
• Espectroscopia

Sus antecedentes:

• Los electrolizadores de CO2 a gran escala son cruciales para la captura y utilización del carbono.
• El funcionamiento de los electrolizadores a temperaturas elevadas es deseable para la eficiencia, pero se entiende mal.
• El microambiente cercano a los catalizadores, en particular el pH, es crítico para la reducción de CO2.

Objetivo del estudio:

• Investigar el efecto de la temperatura en el microambiente del catalizador durante la reducción de CO2.
• Determinar el papel del pH local en la selectividad del producto a temperaturas elevadas.
• Para correlacionar el pH de la superficie con la formación de productos de reducción de dióxido de carbono.

Principales métodos:

• Se utilizó la espectroscopia Raman confocal para medir el pH local.
• Las mediciones electroquímicas se realizaron a diferentes temperaturas (-0,6 V de potencia aplicada).
• Se realizó un análisis del producto y se correlacionó con las mediciones del pH superficial.

Principales resultados:

• Las temperaturas más altas aumentan significativamente los gradientes de pH de la superficie a la masa.
• A 75 °C, la diferencia de pH fue 1,8 unidades mayor que a 25 °C.
• Un pH de superficie alto (9,9) favorecía los productos de C2+ por debajo de 45 °C, pero un pH de superficie > 10,3 por encima de 55 °C dificultaba el acoplamiento C-C.

Conclusiones:

• El pH local es un factor crítico que controla los productos de reducción de CO2 a temperaturas elevadas.
• Es probable que los electrolizadores funcionen en condiciones más alcalinas de lo que se supone a temperatura ambiente.
• La optimización de la temperatura y el pH es esencial para la formación eficiente de productos multicarbónicos.