Reducción Electroquímica de CO2 Mejorada con Cobre en SOECs

El desarrollo de un electrocatalizador libre de Co y Ni para la electrólisis de dióxido de carbono sería un punto de inflexión para la comercialización a gran escala de células de electrólisis de óxido sólido (CO2–SOECs). De hecho, se espera que la demanda de cobalto y níquel se vuelva crítica para 2050 debido a la electrificación automotriz. Actualmente, los materiales de referencia para los electrodos de CO2–SOEC son óxidos de perovskita que contienen Mn o Co (ánodos) y cermets de Ni-YSZ (cátodos). Sin embargo, deben abordarse problemas como la degradación estructural y/o la deposición de carbono en el lado del cátodo, especialmente a altos sobrepotenciales. Este trabajo diseña la sustitución del 20 mol % de hierro por cobre en La0.6Sr0.4FeO3−δ como un electrodo multipropósito para CO2–SOECs. La0.6Sr0.4Fe0.8Cu0.2O3−δ (LSFCu) se sintetiza mediante el método de combustión en solución, y se evalúa la sustitución parcial de hierro por cobre mediante difracción de rayos X en polvo con refinamiento de Rietveld, espectroscopía de fotoelectrones de rayos X, análisis termogravimétricos y evaluación de conductividad eléctrica. LSFCu se prueba como el ánodo de SOEC midiendo la resistencia específica del área en función de T y pO2. Las propiedades estructurales, eléctricas y electrocatalíticas de LSFCu también se evalúan en CO2 puro para la aplicación catódica. Finalmente, se prueba la prueba de concepto de un CO2–SOEC simétrico basado en LSFCu a 850 °C, revelando un valor de densidad de corriente a 1.5 V de 1.22 A/cm2, lo cual es notable en comparación con sistemas similares que contienen Ni o Co.