Riduzione elettrocatalitica della CO2 mediante arricchimento di reagenti e intermedi

1 agosto 2023

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di Chen Na, Accademia Cinese delle Scienze

L'uso della riduzione elettrocatalitica del biossido di carbonio per la produzione di combustibili multicarbonio ad alto valore aggiunto (etilene, etanolo, acido acetico, n-propanolo) è ostacolato da bassi tassi di selettività e conversione e le sue prestazioni non hanno ancora soddisfatto i requisiti per la produzione industriale .

Un vincolo importante allo sviluppo di questa tecnologia è la bassa solubilità e coefficiente di diffusione dell'anidride carbonica nella fase acquosa e la facilità con cui l'anidride carbonica reagisce con l'idrossido in soluzione acquosa per formare carbonati. Ciò si traduce in basse concentrazioni di anidride carbonica e intermedi vicino al sito catalitico, limitando fortemente la conversione dell'anidride carbonica in prodotti multicarbonio.

Studi esistenti hanno dimostrato che l'arricchimento di molecole di CO2 e intermedi a base di carbonio in prossimità del sito catalitico può aumentare la percentuale di molecole attivate per unità di volume e migliorare l'effettiva collisione tra molecole, che può accelerare la velocità di reazione e migliorare la selettività della conversione della CO2 in prodotti multicarbon.

Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Gao Minrui dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC) dell'Accademia Cinese delle Scienze ha ora pubblicato un documento di revisione intitolato "Arricchimento di reagenti e intermedi per la riduzione elettrocatalitica della CO2" su Chemical Society Reviews.

I ricercatori hanno riassunto sistematicamente le strategie di arricchimento nella reazione di riduzione della CO2 in termini di struttura e proprietà delle molecole di CO2, progettazione del catalizzatore, riconfigurazione del catalizzatore, regolazione microambientale locale, regolazione dell'elettrolita e ottimizzazione del dispositivo di elettrolisi, e hanno analizzato in modo approfondito i meccanismi dei reagenti e arricchimento di intermedi nelle diverse strategie dal livello macroscopico a quello microscopico. Infine, hanno previsto le sfide dell’effetto di arricchimento nella promozione della riduzione della CO2 nonché il suo sviluppo futuro.

Maggiori informazioni: Peng-Peng Yang et al, Arricchimento di reagenti e intermedi per la riduzione elettrocatalitica della CO2, Chemical Society Reviews (2023). DOI: 10.1039/D2CS00849A

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