Revolucionando la electrólisis de CO2: Transporte de gas fluido dentro de Cu2O poroso hidrofóbico

El éxito de la reducción electroquímicap de CO2 a altas densidades de corriente depende del transporte interfacial preciso y de la concentración local de CO2 gaseoso. Sin embargo, la creación de canales de transporte de CO2 eficientes sigue siendo una frontera inexplorada. En este estudio, diseñamos y sintetizamos esferas de Cu2O porosas hidrofóbicas con diferentes tamaños de poro para desvelar el impacto del canal nanoporoso en la transferencia de gas y las interfaces trifásicas. Los canales hidrofóbicos no solo facilitan el transporte rápido de CO2, sino que también atrapan burbujas de CO2 comprimido para formar interfaces trifásicas abundantes y estables, que son cruciales para la electrocatalisis a alta densidad de corriente. En la electrólisis de CO2, la espectroscopía in situ y los resultados de la teoría del funcional de densidad revelan que los bordes atómicos de las superficies cóncavas promueven la acoplación C–C a través de un camino OC-COH energeticamente favorable, llevando a una abrumadora conversión de CO2 a C2+. Aprovechando el transporte óptimo de gas y la exposición de sitios activos, el Cu2O poroso hidrofóbico con un tamaño de poro de 240 nm (P-Cu2O-240) se destaca entre todas las muestras y exhibe la mejor productividad de CO2 a C2+ con una eficiencia Faradaica notable y una tasa de formación de hasta 75.3 ± 3.1% y 2518.2 ± 8.1 μmol h–1 cm–2, respectivamente. Este estudio introduce un nuevo paradigma para electrocatalizadores eficientes que aborda simultáneamente el diseño de sitios activos y los desafíos de transferencia de gas.