Macro- and Nano-Porous Ag Electrodes Enable Selective and Stable Aqueous CO₂ Reduction

Autor(es)

Khiarak, Behnam Nourmohammadi ; da Silva, Gelson T. S. T. ; Grange, Valentine ; Gao, Guorui ; Golovanova, Viktoria ; de Arquer, F. Pelayo de Garcia ; Mascaro, Lucia H. ; Dinh, Cao-Thang

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: SMALL; v. 21, n. 8, p. 10-pg., 2024-12-23.

Resumo

Electrochemical carbon dioxide (CO2) reduction from aqueous solutions offers a promising strategy to overcome flooding and salt precipitation in gas diffusion electrodes used in gas-phase CO2 electrolysis. However, liquid-phase CO(2 )electrolysis often exhibits low CO2 reduction rates because of limited CO2 availability. Here, a macroporous Ag mesh is employed and activated to achieve selective CO2 conversion to CO with high rates from an aqueous bicarbonate solution. It is found that activation of Ag surface using oxidation/reduction cycles produces nanoporous surfaces that favor CO2-to-CO conversion. Notably, it is found that a combination of dissolved CO(2 )in bicarbonate solution with CO2 generated in situ from bicarbonate ions enables increased CO2 availability and a CO2-to-CO conversion rate over 100 mA cm-2. By optimizing the oxidation/reduction cycles to fine-tune the structure of Ag surface, CO2-to-CO conversion is reported from a bicarbonate solution with CO Faradaic efficiency of over 85% at current density of 100 mA cm(-2,) high concentration of 24.7% at outlet gas stream and stability of over 100 h with maintaining CO FE over 85% during whole reaction time. (AU)

• Processo FAPESP: 23/10268-2 - Desenvolvimento de catalisadores a base de fosfetos metálico para eletroredução seletiva e eficiente de CO2
• Beneficiário: Gelson Tiago dos Santos Tavares da Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 21/12394-0 - Métodos sintéticos sustentáveis empregando catálise, solventes verdes, reagentes seguros e materiais de partida renováveis
• Beneficiário: Arlene Gonçalves Corrêa
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais
• Beneficiário: Elson Longo da Silva
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs
• Processo FAPESP: 22/10255-5 - Arquiteturas baseadas em fosfetos e nitretos metálicos para conversão foto(eletro)química de CO2 em compostos C2+
• Beneficiário: Gelson Tiago dos Santos Tavares da Silva
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado