Estudio de la reducción electroquímica de CO2 con catalizadores basados en espumas metálicas

Abstract

[ES] La reducción electroquímica de dióxido de carbono con fuentes de energía eléctrica renovables, o mediante la reducción electrocatalítica directa, podría proporcionar una fuente de materias primas químicas y productos químicos de alto valor en el futuro. En este trabajo se montó y probó una instalación de laboratorio para la reducción electroquímica de CO2 utilizando electrodos que fueron diseñados y producidos especialmente para esta configuración. Los electrodos hechos con espuma de cobre metálico que actúa como catalizador se probaron en una atmósfera inerte y en una atmósfera rica en CO2. Las espumas se produjeron por electrodeposición y la nanoestructura y composición de los materiales microporosos se caracterizaron mediante microscopía óptica, SEM y EDS. Se realizaron análisis de las espumas en términos de peso, tamaño de poro, composición y morfología. Posteriormente, las espumas se utilizaron como electrodos y se realizó una voltamperometría cíclica preliminar para confirmar la posible aplicación de espumas metálicas en la reducción de CO2. La construcción de los electrodos se realizó utilizando una pieza de cobre precortada que era la base de la espuma y soldada a alambres de cobre. Esta fue la primera vez, que sepamos, se realizó este tipo de procedimiento. Los primeros resultados muestran una posibilidad prometedora, pero se requieren más pruebas.

[EN] Electrochemical reduction of carbon dioxide with renewable electric energy sources, or by direct electrocatalytic reduction, could provide a source of high-value chemical raw materials and chemicals in the future. In this work, a laboratory installation for the electrochemical reduction of CO2 was assembled and tested using electrodes that were designed and produced specially for this setup. The electrodes made with metallic copper foam acting as catalyst were tested in an inert atmosphere and in a rich CO2 atmosphere. The foams were produced by electrodeposition and the nanostructure and composition of the microporous materials were characterized by optical microscopy, SEM and EDS. Analysis of the foams in terms of weight, pore size, composition and morphology were performed. Afterward, the foams were used as electrodes and preliminary cyclic voltammetry was performed to confirm the potential application of metallic foams in the CO2 reduction. The construction of the electrodes was made by using a pre-cut piece of copper that was the base of the foam and welded to copper wires. This was the first time, to the better of our knowledge, this type of procedure was made. The first results show a promising possibility, but more tests are required.