I ricercatori dell'IIT sviluppano un elettrolizzatore che converte la CO2 in propano

I ricercatori dell’Illinois Institute of Technology (IIT), insieme ai colleghi dell’Università della Pennsylvania e dell’Università dell’Illinois a Chicago, hanno sviluppato un elettrolizzatore in grado di convertire l’anidride carbonica in propano in un modo scalabile ed economicamente sostenibile. Un articolo sull'opera è pubblicato in

Il propano è un alcano a tre carboni (C3) ampiamente utilizzato come combustibile. Nonostante i recenti progressi nell’elettrocatalisi della CO2, la produzione di molecole C3+ direttamente dalla CO2 è impegnativa a causa delle elevate barriere di reazione e delle reazioni concorrenti ai prodotti C1, C2 e H2.

Qui riportiamo un sistema catalitico composto da nanoparticelle Mo3P funzionalizzate con 1-etil-3-metilimidazolio rivestite con uno ionomero a scambio anionico che produce propano da CO2 con una densità di corrente di −395 mA cm−2 e un'efficienza faradaica del 91% a −0,8 V rispetto all'elettrodo a idrogeno reversibile per 100 ore in un elettrolizzatore.

La nostra caratterizzazione e i calcoli della teoria del funzionale della densità suggeriscono che la funzionalizzazione dell'imidazolio migliora le proprietà elettrocatalitiche degli atomi di Mo in superficie e favorisce il percorso verso il propano aumentando le energie di adsorbimento degli intermedi a base di carbonio sui siti di Mo. I nostri risultati indicano che lo strato di rivestimento ionomerico svolge un ruolo cruciale nella stabilizzazione della superficie funzionalizzata con imidazolio delle nanoparticelle Mo3P durante i test a lungo termine.

Illustrazione dell'elettrolizzatore, che utilizza un nuovo catalizzatore per convertire l'anidride carbonica in propano. Fonte: IIT

Per garantire una comprensione approfondita delle operazioni del catalizzatore, il team ha utilizzato una combinazione di metodi sperimentali e computazionali. Questo approccio ha messo in luce gli elementi cruciali che influenzano l'attività di reazione, la selettività e la stabilità del catalizzatore.

Una caratteristica distintiva di questa tecnologia, che ne contribuisce alla fattibilità commerciale, è l’implementazione di un elettrolizzatore a flusso. Questo design consente la produzione continua di propano, evitando le insidie ​​​​dei metodi di lavorazione batch più convenzionali.

Risorse

Esmaeilirad, M., Jiang, Z., Harzandi, AM et al. "Nanoparticelle Mo3P funzionalizzate con imidazolio con un rivestimento ionomerico per la riduzione elettrocatalitica della CO2 in propano." Doi energia nazionale: 10.1038/s41560-023-01314-8

Pubblicato il 19 agosto 2023 in Cattura e conversione del carbonio (CCC), Combustibili, GPL, Contesto del mercato | Collegamento permanente | Commenti (15)