Un grupo de investigación ha desarrollado un nuevo método para extraer monóxido de carbono de alta pureza.
Alta purezamonóxido de carbono (CO)El CO es una materia prima clave en la industria química, ampliamente utilizada en la preparación de fosgeno y compuestos de carbonilo metálico. Actualmente, la producción de CO todavía depende principalmente de combustibles fósiles e implica etapas de purificación de gas que consumen mucha energía. La reducción electrocatalítica de CO₂ (CO₂RR) se considera una estrategia ideal para la síntesis verde de CO. Sin embargo, en la práctica, el producto de la electrólisis a menudo contiene grandes cantidades de CO₂ sin reaccionar e impurezas, lo que resulta en altos costos de separación posteriores. Por lo tanto, la síntesis directa de CO de alta pureza a bajas concentraciones de CO₂ se ha convertido en un desafío importante en el campo de la electroreducción de CO₂. Este estudio propone una estrategia novedosa basada en un electrolito de "agua porosa", logrando una síntesis eficiente y estable de CO de alta pureza (97,0 % en peso) en un entorno de baja concentración de CO₂ (15 % de CO₂), proporcionando nuevas perspectivas para la utilización de recursos de CO₂.
Resumen de la investigación
Este estudio desarrolló un nuevo electrolito (electrolito poroso, PE) basado en agua porosa. Los nanocristales de zeolita dispersos (zeolita-NC) proporcionan un entorno microporoso estable, lo que permite la adsorción y el enriquecimiento eficientes de CO₂ en la fase líquida. Bajo la acción de un campo eléctrico, el CO₂ se libera espontáneamente a través de un gradiente de concentración interfacial y se convierte eficientemente en CO sobre un electrocatalizador de Ni-N/C. Esta estrategia evita el proceso tradicional de captura, regeneración y electrólisis de CO₂ en múltiples etapas, mejorando significativamente la pureza del producto de la reducción electroquímica de CO₂ (CO₂RR). A una densidad de corriente de 150 mA cm⁻², la pureza del CO se mantiene por encima del 90,0 % en peso, reduciendo significativamente el consumo de energía y los costos. Este método proporciona una ruta nueva y eficiente para la electrosíntesis de CO₂ de alta pureza.
Aspectos destacados de la investigación
1. El “agua porosa” mejora la adsorción de CO₂ y aumenta la concentración local.
Los nanocristales de zeolita proporcionan poros permanentes, lo que permite que el CO₂ se adsorba físicamente en la fase líquida y se desorba espontáneamente bajo la acción de un campo eléctrico, aumentando así la concentración interfacial de CO₂.
2. Lograr la electrosíntesis de CO de alta pureza
En una atmósfera con un 15 % de CO₂, esta estrategia puede sintetizar directamente CO₂ con una pureza del 97,0 % en peso, evitando los problemas de separación.causado por CO₂ no reaccionado en la CO₂RR tradicional.
3. Bajo consumo de energía y alta estabilidad
En comparación con las estrategias tradicionales de regeneración y separación de CO₂, este método reduce el consumo de energía en un 49,3% yPuede funcionar de forma estable durante más de 20 horas a 100 mA cm⁻², lo que demuestra una excelente estabilidad a largo plazo.
4. El campo eléctrico interfacial mejora el transporte de electrones y acelera la cinética de reacción.
La interacción de intercambio iónico superficial entre K⁺ y Si-OH mejora el campo eléctrico interfacial, acelerando los electrones.transferencia y, por lo tanto, mejorando la actividad intrínseca de la CO₂RR.
Fecha de publicación: 09-sep-2025