Seletividade Dependente de Facetas de Catalisadores de Cu na Redução Eletroquímica de CO2 em Densidades de Corrente Comercialmente Viáveis

Apesar dos avanços substanciais na conversão eletroquímica de CO2 em produtos químicos de valor agregado, a tradução de estudos fundamentais em condições comercialmente relevantes requer esforços adicionais. Aqui, estudamos as propriedades catalíticas de nanocatalisadores de Cu preparados sob densidades de corrente comercialmente relevantes em uma célula de fluxo alimentada a gás. Demonstramos que a seletividade dependente de facetas é mantida nessa configuração de dispositivo, com a vantagem de suprimir ainda mais a produção de hidrogênio e aumentar as eficiências faradaicas em relação aos produtos da redução de CO2 em comparação a uma célula H convencional. Os efeitos combinados do catalisador e do sistema resultam em uma seletividade de produto de última geração em altas densidades de corrente (na faixa de 100-300 mA/cm2) e com um potencial aplicado relativamente baixo (tão baixo quanto -0,65 V vs RHE). Cubos de Cu alcançam uma seletividade de etileno de até 57% com uma atividade de massa correspondente de 700 mA/mg, e octaedros de Cu alcançam uma seletividade de metano de até 51% com uma atividade de massa correspondente de 1,45 A/mg em 1 M KOH.