Esta es una versión preprint del artículo. Puede consultar la versión final en: https://doi.org/10.1016/j.jechem.2018.05.005

A novel gas-phase electrocatalytic cell containing a low-temperature proton exchange membrane (PEM) was developed to electrochemically convert CO2 into organic compounds. Two different Cu-based cathode catalysts (Cu and Cu–C) were prepared by physical vapor deposition method (sputtering) and subsequently employed for the gas-phase electroreduction of CO2 at different temperatures (70–90 °C). The prepared electrodes Cu and Cu–C were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray photoemission spectroscopy (XPS) and scanning electron microscopy (SEM). As revealed, Cu is partially oxidized on the surface of the samples and the Cu and Cu–C cathodic catalysts were comprised of a porous, continuous, and homogeneous film with nanocrystalline Cu with a grain size of 16 and 8 nm, respectively. The influence of the applied current and temperature on the electro-catalytic activity and selectivity of these materials was investigated. Among the two investigated electrodes, the pure Cu catalyst film showed the highest CO2 specific electrocatalytic reduction rates and higher selectivity to methanol formation compared to the Cu–C electrode, which was attributed to the higher particle size of the former and lower CuO/Cu ratio. The obtained results show potential interest for the possible use of electrical renewable energy for the transformation of CO2 into valuable products using low metal loading Cu based electrodes (0.5 mg Cu cm−2) prepared by sputtering
Se desarrolló una nueva celda electrocatalítica en fase gaseosa que contiene una membrana de intercambio de protones (PEM) de baja temperatura para convertir electroquímicamente el CO 2 en compuestos orgánicos. Se prepararon dos catalizadores de cátodo basados ​​en Cu diferentes (Cu y Cu–C) mediante el método de deposición física de vapor (pulverización) y posteriormente se emplearon para la electrorreducción de CO 2 en fase gaseosa a diferentes temperaturas (70–90 °C). Los electrodos Cu y Cu–C preparados se caracterizaron por difracción de rayos X (XRD), fotoemisión de rayos Xespectroscopía (XPS) y microscopía electrónica de barrido (SEM). Como se reveló, el Cu está parcialmente oxidado en la superficie de las muestras y los catalizadores catódicos de Cu y Cu-C estaban compuestos por una película porosa, continua y homogénea con Cu nanocristalino con un tamaño de grano de 16 y 8 nm, respectivamente. Se investigó la influencia de la corriente y la temperatura aplicadas sobre la actividad electrocatalítica y la selectividad de estos materiales. Entre los dos electrodos investigados, la película de catalizador de Cu puro mostró la mayor cantidad de CO 2tasas específicas de reducción electrocatalítica y mayor selectividad para la formación de metanol en comparación con el electrodo de Cu-C, lo que se atribuyó al mayor tamaño de partícula del primero y a la menor relación CuO/Cu. Los resultados obtenidos muestran un potencial interés para el posible uso de energía eléctrica renovable para la transformación de CO 2 en productos valiosos utilizando electrodos basados ​​en Cu de baja carga de metal (0,5 mg Cu cm −2 ) preparados por pulverización catódica.