Une équipe de recherche dirigée par les Prs. Chen Wei et Wei Wei de l’Institut de recherche avancée de Shanghai (SARI) de l’Académie chinoise des sciences ont présenté une nouvelle méthode qui permet une électroréduction efficace du CO2 en CO grâce à l’adsorption d’ions chlorure à faible coordination sur une électrode à fibre creuse en argent.
Les résultats ont été publiés dans Angewandte Chemie International Edition.
La conversion électrochimique du CO2 en carburants à base de carbone et en matières premières précieuses par l’électricité renouvelable est une stratégie intéressante pour la neutralité carbone. Le CO est le composant clé du gaz de synthèse, un mélange de CO et de H2 qui peut être directement converti en divers produits chimiques à valeur ajoutée via des procédés industriels bien développés. Par conséquent, l’électroréduction du CO2 en CO est l’une des voies les plus prometteuses pour obtenir des produits à coût compétitif.
Cependant, en raison de la faible solubilité et du faible coefficient de diffusion du CO2 dans les électrolytes aqueux, il reste un défi de posséder une grande densité de courant, une efficacité faradique élevée et une excellente stabilité pour les applications pratiques d’utilisation du CO2.
Dans cette étude, sur la base de l’électroréduction très efficace du CO2 en CO sur une électrode à fibre creuse en argent, l’équipe de recherche a en outre introduit des ions chlorure dans la solution d’électrode. Au moyen d’une adsorption spécifique d’ions chlorure, la structure électronique de la surface de l’électrode a été fonctionnellement régulée pour inhiber la réaction secondaire du dégagement d’hydrogène.
L’adsorption d’ions chlorure à faible coordination sur une électrode à fibre creuse en argent a réduit le CO2 en CO à une densité de courant de niveau ampère stable (>150 h) (1 A·cm-2) et avec une efficacité faradique CO élevée (>92 %) .
Des expériences électrochimiques ont démontré que la forte concentration de Cl- dans l’électrolyte pouvait être adsorbée à faible coordination sur la surface des fibres creuses d’argent. Cela entrave non seulement l’apparition de la réaction de dégagement d’hydrogène, mais optimise également la cinétique de réduction du CO2 en CO, conduisant à une meilleure performance eCO2RR, même à la densité de courant au niveau de l’ampère.
Ce travail fournit une nouvelle stratégie pour développer davantage les systèmes CO2 électrocatalytiques avec une densité de courant élevée, une sélectivité élevée et une stabilité élevée dans l’utilisation du CO2 et l’industrie du chlore-alcali.
Shoujie Li et al, L’adsorption des ions chlorure permet l’électroréduction du CO2 au niveau de l’ampère sur la fibre creuse d’argent, Angewandte Chemie International Edition (2022). DOI : 10.1002/anie.202210432