Électrodes conçues pour convertir le bicarbonate en CO

Le déploiement d'électrolyseurs qui convertissent le CO2 en produits chimiques et en carburants nécessite une intégration appropriée avec les processus de capture du carbone en amont. À cette fin, la conversion électrolytique de bicarbonate aqueux (bi) offre l'opportunité d'éviter les étapes énergivores actuellement utilisées pour extraire du CO2 pressurisé des solutions de capture du carbone. Nous démontrons ici qu'une architecture optimisée d'électrode de diffusion de gaz en argent (GDE) permet la conversion de solutions modèles de capture du carbone (c'est-à-dire, 3 M KHCO3) en CO à des densités de courant partiel (JCO) supérieures à 100 mA cm–2 avec des taux d'utilisation de CO2 d'environ 70 %. Ces résultats dépassent les performances de tout électrolyseur alimenté par liquide précédemment rapporté et rivalisent avec les dispositifs alimentés par gaz. Nous avons pu atteindre ces mesures grâce à la conception systématique des composants de la couche de diffusion de gaz (GDL) (c'est-à-dire, polytétrafluoroéthylène) et des constituants de la couche catalytique (c'est-à-dire, Nafion, argent) sur la production de CO. Une découverte clé de ce travail est que les composants GDE hydrophobes (qui sont communs aux électrolyseurs CO2RR alimentés par gaz) diminuent la génération in situ de CO2 et donc la formation du produit final de CO. Ces découvertes montrent un chemin clair vers des réacteurs industriellement pertinents qui couplent conversion électrolytique du CO2 avec capture du carbone.