Des efforts de recherche intenses ont été dirigés vers l'étude de la conversion électrochimique du CO2 , un gaz à effet de serre majeur, dans les produits chimiques et les carburants des plateformes. Le succès de cette technologie peut permettre la décarbonisation de certaines des plus grandes émissions de CO2 émetteurs, y compris les industries de l'acier, du ciment et de la fabrication de produits chimiques.
Le cuivre est unique dans sa capacité à convertir le CO2 à basse température à une large gamme de produits, tels que le monoxyde de carbone, l'éthylène et l'éthanol, à des densités de courant industriellement viables. En conséquence, il existe un intérêt généralisé pour la compréhension du CO2 conversion sur électrodes de cuivre en CO2 efficace et stable électrolyseurs.
Dans une étude récente impliquant une équipe multidisciplinaire du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), du Lawrence Berkeley National Laboratory, de l'Université de Californie à Berkeley et du Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), les chercheurs ont utilisé la cinétique chimique transitoire et la modélisation microcinétique. comprendre le fonctionnement à l'échelle atomique des électrodes de cuivre lors de la conversion électrochimique du monoxyde de carbone, un intermédiaire de réaction clé dans le CO2 électrochimique conversion.
Leurs résultats ont été publiés sous forme d'article en libre accès dans la revue ACS Catalysis. .
À l'aide d'un protocole expérimental simple impliquant le passage répété de l'alimentation en gaz de l'argon au monoxyde de carbone, les chercheurs ont découvert que la conversion du monoxyde de carbone en produits multi-carbones peut se dérouler au même rythme pendant plusieurs secondes, même après le passage de l'alimentation en gaz du monoxyde de carbone à l'argon. (appelé temps de retard). Cette observation a motivé l'équipe à comprendre l'origine du temps de retard et ses implications pour la conception de catalyseurs efficaces pour cette réaction importante.
"Notre découverte surprenante de ce travail est que l'activité catalytique efficace de la réaction s'améliore lorsqu'il existe une plus grande fraction de sites moins actifs [appelés sites réservoirs]. Nous avons développé un modèle microcinétique impliquant trois types de sites pour expliquer nos résultats", a déclaré Nitish Govindarajan, chercheur au LLNL et co-premier auteur.
"Nos résultats indiquent que les sites actifs des catalyseurs ne peuvent pas être analysés indépendamment de leurs sites voisins. Nous devons plutôt considérer la manière dont l'ensemble du réseau de sites catalytiques fonctionne en coopération pour établir une chaîne d'approvisionnement en réactifs vers les sites les plus actifs", a déclaré le co-directeur du LLNL. l'enquêteur Christopher Hahn.
Plus d'informations : Chansol Kim et al, Importance de la diversité et de la connectivité des sites dans la réduction électrochimique du CO sur Cu, Catalyse ACS (2024). DOI :10.1021/acscatal.3c05904
Fourni par le Laboratoire national Lawrence Livermore
