Publication

Rational design of ionic compounds for electrocatalytic reduction of carbon dioxide

Dmitry Vasilyev
2019
Thèse EPFL
Résumé

Electrochemical reduction of carbon dioxide is one of the plausible approaches towards renewable energy carriers. When coupled with electricity, which can be provided by sustainable technologies, it becomes a method of high importance with potential value for future energy challenges. However, the electrochemical version of the CO2 reduction reaction (CO2RR) proceeds through highly energetic intermediates, therefore efficient catalytic and co-catalytic systems are needed. Recently, considerable attention was dedicated to application of ionic liquids (ILs) as promising promoters for the CO2RR. While most efforts in this domain have been concentrated on spectroscopic and electrochemical investigation of existing IL-based systems and on the development of more active electrodes, there are only a limited number of studies discussing the structure/activity relationships of ILs in the CO2RR. Our aim was to fill this gap and to find new classes of ILs that are able to promote CO2RR. Another aim of our project was to delineate the basic trends in the structures of the active co-catalysts and provide descriptors for the promoting activity. In this work three new classes of ILs are evaluated for the CO2RR. Within each IL series the structures of the cationic core were varied, the dependencies of the stabilities and activities of the ILs on the structure are discussed. Additionally, a fundamentally new type of ionic systems based on deep eutectic solvents was applied to the CO2RR and found to be a highly active, cheap and non-toxic alternative for the conventional ILs. Based on the obtained results, the charge and its accessibility are suggested to be the main descriptors for the activity of the ionic catalysts in non-aqueous environments.

À propos de ce résultat
Cette page est générée automatiquement et peut contenir des informations qui ne sont pas correctes, complètes, à jour ou pertinentes par rapport à votre recherche. Il en va de même pour toutes les autres pages de ce site. Veillez à vérifier les informations auprès des sources officielles de l'EPFL.
Concepts associés (37)
Électrochimie
L’électrochimie est la discipline scientifique qui s’intéresse aux relations entre la chimie et l’électricité. Elle décrit les phénomènes chimiques couplés à des échanges réciproques d’énergie électrique. L'électrochimie comprend toutes technologies et techniques issues de ses travaux scientifiques, comme les travaux concernant l'électrolyse, la corrosion, les piles, les piles à combustibles, les accumulateurs, et l'électrodéposition.
Cinétique électrochimique
La cinétique électrochimique s'intéresse à l'étude de la vitesse des réactions électrochimiques. Une réaction électrochimique est une réaction d'oxydo-réduction inter faciale : la réaction a lieu à l'interface entre une électrode et un électrolyte. Deux processus complémentaires interviennent dans la réaction électrochimique : le transfert électronique entre l'électrode et l'électrolyte le transport de matière de ces espèces redox du sein de la solution jusqu'à la surface de l'électrode : ce transport peut avoir lieu par diffusion, convection et migration En première approche on peut traiter une étape élémentaire de transfert de charge en suivant le modèle de Butler-Volmer que l'on doit à John Alfred Valentine Butler et à Max Volmer.
Liquide ionique
Les liquides ioniques sont des sels possédant une température de fusion inférieure à et souvent même inférieurs à la température ambiante. Les liquides ioniques fondus à la température ambiante présentent de nombreux avantages pratiques et sont donc très utilisés. Le terme générique "liquide ionique" (en anglais : ionic liquid) a été introduit en 1943. L'ioliomique est en chimie (biologie ou médecine) l'étude du comportement des ions dans les liquides. La liste des liquides ioniques ne cesse d’augmenter.
Afficher plus
Publications associées (66)

Tailoring nanocatalysts and reaction interfaces for water- and CO2-electrolysis

Thi Ha My Pham

Renewable energy sources offer a promising solution for mitigating sustainability and CO2 emissions-related issues due to their vast energy generation capacity. They enable hydrogen production via water electrolysis, as well as carbon capture and utilizati ...
EPFL2024

Rate-Determining Step for Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide into Carbon Monoxide at Silver Electrodes

Sophia Haussener, Etienne Boutin

Silver is one of the most studied electrode materials for the electrochemical reduction of carbon dioxide into carbon monoxide, a product with many industrial applications. There is a growing number of reports in which silver is implemented in gas diffusio ...
2024

Pathways to enhance electrochemical CO2 reduction identified through direct pore-level modeling

Sophia Haussener, Etienne Boutin, Evan Fair Johnson, Shuo Liu

Electrochemical conversion of CO2 to fuels and valuable products is one pathway to reduce CO2 emissions. Electrolyzers using gas diffusion electrodes (GDEs) show much higher current densities than aqueous phase electrolyzers, yet models for multi-physical ...
2023
Afficher plus
MOOCs associés (32)
SES Swiss-Energyscope
La transition énergique suisse / Energiewende in der Schweiz
SES Swiss-Energyscope
La transition énergique suisse / Energiewende in der Schweiz
Advanced Timber Plate Structural Design
A trans-disciplinary approach in structural design and digital architecture of timber structures with advanced manufacturing workflow.
Afficher plus