Conversión de dióxido de carbono (CO2 ) desde fuentes puntuales industriales hasta productos químicos y combustibles que utilizan energías renovables, pueden ayudar a afrontar la crisis climática. CO2 La electrólisis es una ruta prometedora.
Los estudios anteriores generalmente se realizaron con CO2 puro o altamente concentrado. se alimenta, mientras que el CO2 La concentración en los gases de combustión procedentes de la combustión de combustibles fósiles era muy baja, normalmente entre el 5% y el 15%. Los costos de energía y capital asociados con la captura y purificación de CO2 provenientes de fuentes puntuales de gases de combustión son muy altos. La utilización directa de los gases de combustión industriales sin pasar por los pasos de captura y purificación para producir CO2 puro. Los feeds siguen siendo un desafío.
Recientemente, un equipo de investigación dirigido por los Profs. Wang Guoxiong y Gao Dunfeng del Instituto Dalian de Física Química (DICP) de la Academia China de Ciencias (CAS), en colaboración con el Prof. An Qingda de la Universidad Politécnica de Dalian, han propuesto una estrategia de mejora molecular para la electrólisis directa de CO diluido. 2 al CO. Este estudio fue publicado en ACS Energy Letters .
Para hacer frente al transporte de masa desfavorable, la termodinámica de reacción y la cinética de la electrólisis directa del CO2 diluido. , los investigadores construyeron un microambiente de reacción que rodea los sitios catalíticamente activos modificando molecularmente electrodos de CoPc con una molécula de poli(4-vinilpiridina) (P4VP). El microambiente de reacción formado integró efectivamente la captura y conversión de CO2 de flujos de alimentación diluidos.
Con un electrolizador de conjunto de electrodos de membrana alcalina (MEA) hecho en casa, los investigadores obtuvieron una notable densidad de corriente parcial de CO de 252 mA cm -2 con una eficiencia faradaica de CO del 90% bajo la alimentación diluida con un CO2 típico concentración (10%) en los gases de combustión, que era 2,24 veces mayor que la del electrodo de CoPc desnudo.
Los resultados de la caracterización estructural fisicoquímica y electroquímica indicaron que los abundantes grupos piridina del modificador P4VP mejoraron secuencialmente la adsorción física y la activación química del CO2 sobre los sitios Co de los catalizadores CoPc, lo que da como resultado un rendimiento impresionante para la electrólisis directa del CO2 diluido. a CO.
Esta estrategia de mejora molecular, con un control más preciso en las estructuras de los catalizadores y los microambientes de reacción, será muy prometedora para la electrólisis directa de los gases de combustión industriales y la producción selectiva de productos químicos multicarbono como el etileno.
Más información: Bingyu Chen et al, Mejora molecular de la electrólisis directa de CO2 diluido , Cartas de Energía ACS (2024). DOI:10.1021/acsenergylett.3c02812
Información de la revista: Cartas de Energía ACS
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
