L'hydroxyde de surface favorise l'électrolyse du CO2 en éthylène dans des conditions acides

Réaliser la réduction du CO2 dans des conditions acides permet une efficacité de conversion du CO2 élevée en un seul passage. Cependant, une cinétique plus rapide de la réaction d'évolution d'hydrogène par rapport à la réduction du CO2 limite la sélectivité envers les produits multicarbone. Des études antérieures ont montré que l'hydroxyde adsorbé sur la surface du Cu favorise la réduction du CO2 dans des conditions neutres et alcalines. Nous avons posé l'hypothèse que des espèces d'hydroxyde adsorbées limitées dans la réduction acide du CO2 pourraient contribuer à une faible sélectivité pour les produits multicarbone. Ici, nous rapportons un catalyseur de Cu déposé par électrode qui supprime la formation d'hydrogène et favorise la réduction sélective du CO2 dans des conditions acides. À l'aide de la spectroscopie Raman résolue dans le temps in situ, nous montrons qu'une concentration élevée de CO et d'OH sur la surface du catalyseur favorise le couplage C-C, une découverte que nous corrélons avec des preuves d'un temps de résidence accru du CO. Le catalyseur de Cu déposé par électrode optimisé atteint une efficacité faradaïque de 60 % pour l'éthylène et de 90 % pour les produits multicarbone. Lorsqu'il est déployé dans une cellule à flux mince, le catalyseur atteint une efficacité énergétique de 20 % pour l'éthylène et de 30 % pour les produits multicarbone.