Modelado de limitaciones en la transferencia de masa impulsadas por electrólisis en la reducción electroquímica de CO2 en electrodos de difusión de gas de plata

Se presenta un modelo matemático unidimensional de un electrodo de difusión de gas de plata (GDE) en la reducción electroquímica de CO2 (eCO2R). Se utiliza un enfoque de Leverett para describir la coexistencia de fases gaseosas y líquidas en el GDE poroso, teniendo en cuenta el ángulo de contacto dependiente del potencial de la plata influenciado por la electrólisis. El modelo se ajusta a un conjunto de resultados experimentales en estado estable para electrodos rociados con un rango de alimentaciones diluidas (25−100vol%CO2). Los resultados del modelo confirman una alta saturación de electrolito en el GDE como la principal causa de las limitaciones inherentes en la transferencia de masa durante la eCO2R a densidades de corriente elevadas. Además, la precipitación como resultado de un aumento en la concentración local de K2CO3 que supera el límite de solubilidad se determina como un mecanismo de degradación a densidades de corriente > 3kAm−2. Se demuestra cómo se puede utilizar el modelo para examinar los efectos de los parámetros de diseño, indicando los beneficios de GDEs más hidrofóbicos y delgados.