Onderzoekers verbeteren de efficiëntie bij de elektroreductie van kooldioxide

Onderzoekers van het Institute of Process Engineering (IPE) van de Chinese Academie van Wetenschappen en de Yanshan Universiteit hebben een strategie voorgesteld om de CO-faradaïsche efficiëntie in elektrokatalytische CO te vergroten₂ reductiereactie (eCO₂RR), een aantrekkelijke optie om ernstige klimaatproblemen aan te pakken en chemische grondstoffen met toegevoegde waarde te produceren via koppeling met hernieuwbare energiebronnen. De strategie is veelbelovend in het produceren van CO via eCO₂RR bij omgevingsomstandigheden.

Het onderzoek is gepubliceerd in Geavanceerde functionele materialen op 30 augustus.

Onder de grote verscheidenheid aan producten, zoals formiaat, CO, CH₄C₂H₄C₂H₅OH, en CH₃OH, omgezet van eCO₂RR, CO is van bijzonder belang.

Helaas, hoewel de eCO₂RR naar CO heeft het voordeel dat het wordt uitgevoerd bij omgevingstemperatuur en -druk. Het lijdt aan een lage Faradaïsche efficiëntie als gevolg van een meer negatieve potentiaal dan een theoretische waarde, dat wil zeggen overpotentiaal, waarbij de waterstofevolutiereactie (HER) kinetisch de voorkeur heeft.

“De belangrijkste kwestie bij het aanpakken van de bovengenoemde uitdaging is het ontwerpen en ontwikkelen van efficiënte elektrokatalysatoren die gunstiger zijn voor het katalyseren van eCO₂RR in plaats van HER”, zegt prof. Yang Jun van IPE, corresponderende auteur van de studie.

Theoretische berekeningen bevestigden dat de ensemblesites bestaande uit Ag- en Pd-atomen de eCO konden bevorderen₂RR door ofwel de CO-adsorptie te verzwakken of de COOH-adsorptie te versterken. Op basis hiervan rapporteerden de onderzoekers een strategie om nanodeeltjes van AgPd-legeringen met fijne afmetingen te produceren om het ensemble-effect en de grootte-hefboomwerking te synergiseren, waardoor een hoge CO-faradaïsche efficiëntie tot 98,9% in eCO wordt bereikt.₂RR met bevredigende duurzaamheid.

“Dit werk benadrukt het afstemmen van actieve sites via atomaire ensembles, wat een praktische methode biedt voor het rationeel ontwerpen van geavanceerde elektrokatalysatoren in de richting van hoogefficiënte eCO₂RR,” zei prof. Yang.