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 CO₂ te vergroten reductiereactie (eCO₂ RR), 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 eCO₂ RR bij omgevingsomstandigheden.

Het onderzoek is gepubliceerd in Advanced Functional Materials op 30 augustus.

Onder de grote verscheidenheid aan producten, zoals formiaat, CO, CH₄ , C₂ H₄ , C₂ H₅ OH, en CH₃ OH, omgezet van eCO₂ RR, CO is van bijzonder belang.

Helaas, hoewel de eCO₂ RR 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 negatief potentieel dan een theoretische waarde, d.w.z. een 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 eCO₂ RR in plaats van HER”, zegt prof. Yang Jun van IPE, corresponderende auteur van de studie.

Theoretische berekeningen bevestigden dat de ensemblelocaties bestaande uit Ag- en Pd-atomen de eCO₂ konden bevorderen RR door ofwel de CO-adsorptie te verzwakken of de COOH-adsorptie te verbeteren. 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 eCO₂ wordt bereikt. RR 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 eCO₂ RR," zei prof. Yang.

Meer informatie: Qing Zeng et al., Fijne AgPd-nanolegeringen bereiken synergie van grootte en ensemble voor hoogefficiënte CO2-naar-CO-elektroreductie, Geavanceerde functionele materialen (2023). DOI:10.1002/adfm.202307444

Journaalinformatie: Geavanceerde functionele materialen

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen