ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΗ ΑΝΑΓΩΓΗ ΤΟΥ CO2 ΣΕ ΚΑΘΟΔΟΥΣ ΧΑΛΚΟΥ ΚΑΙ ΧΑΛΚΟΥ-ΧΡΥΣΟΥ

Abstract

THE ELECTROCHEMICAL REDUCTION OF CO2 HAS BEEN STUDIED ON DIFFERENTLY PREPARED CU ELECTRODES. THE EFFECT OF ELECTRODE TREATMENT ON CURRENT EFFICIENCY, CE, FORMATION OF CO2 REDUCTION PRODUCTS AND DURATION OF THE ELECTRODE CATALYTIC ACTIVITY, UNDER SPECIFIED ELECTROLYSIS CONDITIONS, WAS STUDIED. SIGNIFICANT PERFORMANCE DIFFERENCES WERE FOUND BETWEEN ROUGH AND SMOOTH SURFACE ELECTRODES AND BETWEEN THERMALLY AND NON THERMALLY TREATED ELECTRODES. A TENTATIVE REACTION MECHANISM FOR CO2 REDUCTION INVOLVING THE REACTION PATH CO2 -> CO -> CU=CH2 -> HYDROCARBONS, IS PROPOSED. DROP OF THE INLET PARTIAL PRESSURE OF CO2 IN SOLUTION, LEADSTO A LINEAR DROP OF THE REDUCTION RATE AND CURRENT EFFICIENCIES OF ALL THE REDUCTION PRODUCTS, WITH SIMULTANEOUSLY CORRESPONDING INCREASE OF THE HYDROGEN CURRENT EFFICIENCY. THE CHANGE OF THE SUPPORTING ELECTROLYTE INFLUENCES THE DISTRIBUTION OF THE REDUCTION PRODUCTS, LEADING TO INCREASE OF THE C2H4 CURRENT EFFICIENCY IN THE ORDER: CS+=K+>NA+>LI+ WHEREAS THE CORRESPONDING CH4 CURRENT EFFICIENCY INCREASES WITH THE RECIPROCATE ORDER. THE NH+ IONS BLOCK THE REDUCTION PROCESS ALMOST COMPLETELY. USE OF CU -AU ELECTRODES LEADS TO THE LOWERING OF THE METHANE CURRENT EFFICIENCY AND TO THE INCREASE OF CO CURRENT EFFICIENCY, AS A FUNCTION OF CU SURFACE COVERED BY AU. THE ETHYLENE CURRENT EFFICIENCY DISPLAYS A SMALL MAXIMUM FOR A LOW COVERING OF THE SURFACE WITH AU AND CONSEQUENTLY A DECREASE WITH THE INCREASE OF THE SURFACE COVERING CONTENT. CURRENT EFFICIENCIES ASA FUNCTION OF TIME, FOR ALL THE ELECTROLYSIS PRODUCTS, DISPLAYS AN IMPORTANT STABILITY AS FAR AS TIME IS CONCERNED, WITH THE INCREASE OF SURFACE COVERING.

Η ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΗ ΑΝΑΓΩΓΗ ΤΟΥ CO2 ΜΕΛΕΤΗΘΗΚΕ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑ ΧΑΛΚΟΥ ΚΑΙ ΧΑΛΚΟΥ-ΧΡΥΣΟΥ ΠΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΑΣΘΗΚΑΝ ΜΕ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΥΣ ΤΡΟΠΟΥΣ. ΑΡΧΙΚΑ ΜΕΛΕΤΗΘΗΚΕ Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΠΡΟΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑΣ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΟΥ ΣΤΗΝ ΑΠΟΔΟΣΗ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΤΩΝ ΠΡΟΙΟΝΤΩΝ ΤΗΣ ΑΝΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΤΗ ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗΣ ΔΡΑΣΗΣ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΟΥ. ΣΗΜΑΝΤΙΚΕΣ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΒΡΕΘΗΚΑΝ ΜΕΤΑΞΥ ΘΕΡΜΙΚΑ ΚΑΙ ΜΗ ΘΕΡΜΙΚΑ ΚΑΤΕΡΓΑΣΜΕΝΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΩΝ ΧΑΛΚΟΥ, ΚΑΘΩΣ ΚΑΙ ΜΕΤΑΞΥ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΩΝ ΜΕ ΛΕΙΑ ΚΑΙ ΤΡΑΧΕΙΑ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ. ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑΑΥΤΑ ΔΟΘΗΚΕ ΕΝΑ ΣΧΗΜΑ ΑΝΑΓΩΓΗΣ ΤΟΥ ΨΟ2 ΠΟΥ ΠΕΡΙΛΑΜΒΑΝΕΙ ΤΑ ΣΤΑΔΙΑ CO2 -> CO ->CU=CH2 -> ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΕΣ. Η ΕΛΑΤΤΩΣΗ ΤΗΣ ΜΕΡΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ ΤΟΥ CO2, ΟΔΗΓΗΣΕ ΣΕ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΕΛΑΤΤΩΣΗ ΤΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΤΩΝ ΠΡΟΙΟΝΤΩΝ ΤΗΣ ΑΝΑΓΩΓΗΣ ΤΟΥCO2 ΜΕ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΗ ΑΥΞΗΣΗ ΤΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ. Η ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΦΕΡΟΝΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΤΗ ΕΠΗΡΕΑΖΕΙ ΣΗΜΑΝΤΙΚΑ ΤΗΝ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΤΩΝ ΠΡΟΙΟΝΤΩΝ ΤΗΣ ΑΝΑΓΩΓΗΣ. Η ΑΠΟΔΟΣΗ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΤΟΥ C2H4 ΑΥΞΑΝΟΤΑΝ ΜΕ ΤΗ ΣΕΙΡΑ CS+=K+>NA+>LI+, ΕΝΩ ΤΟΥ CH4 ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΑΡΚΙΒΩΣ ΑΝΤΙΘΕΤΗ. Η ΠΑΡΟΥΣΙΑ ΙΟΝΤΩΝ ΝΗ4 ΠΑΡΕΜΠΟΔΙΖΕ ΣΧΕΔΟΝ ΠΛΗΡΩΣ ΤΗΝ ΑΝΑΓΩΓΗ ΤΟΥ CO2. Η ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΩΝ CU-AU ΟΔΗΓΗΣΕ ΣΕ ΕΛΑΤΤΩΣΗ ΤΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΤΟΥ CH4 ΚΑΙ ΑΥΞΗΣΗ ΤΗΣ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ CO. Η ΑΠΟΔΟΣΗΡΕΥΜΑΤΟΣ C2H4 ΕΔΕΙΞΕ ΕΝΑ ΜΙΚΡΟ ΜΕΓΙΣΤΟ ΣΕ ΜΙΚΡΕΣ ΤΙΜΕΣ ΚΑΛΥΨΗΣ ΑΠΟ AD- ATOMS AU. ΣΕ ΟΛΕΣ ΤΙΣ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ Η ΑΠΟΔΟΣΗ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΤΩΝ ΠΡΟΙΟΝΤΩΝ ΤΗΣ ΑΝΑΓΩΓΗΣ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑ CU-AU ΗΤΑΝ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΟ ΣΤΑΘΕΡΗ ΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ ΑΠΟ ΑΥΤΗ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑ ΚΑΘΑΡΟΥ CU.