Nuevo sistema catalizador para la conversión de CO2
Eficacia y estabilidad duradera
Los investigadores superan constantemente los límites de la tecnología abriendo nuevos caminos en la conversióndel CO2. Su objetivo es convertir el nocivo gas de efecto invernadero en un valioso recurso.
Grupos de investigación de todo el mundo están desarrollando tecnologías para convertir el dióxido de carbono (CO2) en materias primas para aplicaciones industriales. La mayoría de los experimentos realizados en condiciones de interés industrial se han llevado a cabo con electrocatalizadores heterogéneos, es decir, catalizadores que se encuentran en una fase química distinta a la de las sustancias que reaccionan. Sin embargo, los catalizadores homogéneos, que se encuentran en la misma fase que los reactivos, se consideran generalmente más eficaces y selectivos. Hasta la fecha, no existían instalaciones en las que pudieran probarse catalizadores homogéneos en condiciones industriales. Un equipo dirigido por Kevinjeorjios Pellumbi y el profesor Ulf-Peter Apfel, de la Universidad del Ruhr de Bochum y el Instituto Fraunhofer de Tecnología Medioambiental, Seguridad y Energía UMSICHT de Oberhausen, ha colmado esta laguna. Los investigadores exponen sus hallazgos en la revista "Cell Reports Physical Science". El artículo se publicó en papel el 13 de diciembre de 2023.
"Nuestro trabajo tiene como objetivo ampliar los límites de la tecnología con el fin de establecer una solución eficiente para la conversión deCO2 que transformará el gas dañino para el clima en un recurso útil", dice Ulf-Peter Apfel. Su grupo colaboró con el equipo dirigido por el profesor Wolfgang Schöfberger de la Universidad Johannes Kepler de Linz e investigadores del Instituto Fritz Haber de Berlín.
Eficacia y estabilidad duradera
El equipo estudió la conversión deCO2 mediante electrocatálisis. En el proceso, una fuente de tensión suministra energía eléctrica, que se introduce en el sistema de reacción a través de electrodos e impulsa las conversiones químicas en los electrodos. Un catalizador facilita la reacción; en la electrocatálisis homogénea, el catalizador suele ser un complejo metálico disuelto. En un electrodo de difusión de gas, el material de partidaCO2 pasa por el electrodo, donde los catalizadores lo convierten en monóxido de carbono. Este último, a su vez, es un material de partida habitual en la industria química.
Los investigadores integraron los catalizadores de complejos metálicos en la superficie del electrodo sin adherirlos químicamente. Demostraron que su sistema podía convertir eficazmente elCO2: Generaba densidades de corriente de más de 300 miliamperios por centímetro cuadrado. Además, el sistema se mantuvo estable durante más de 100 horas sin mostrar signos de deterioro.
Sin necesidad de anclar el catalizador
Todo esto significa que, en general, los catalizadores homogéneos pueden utilizarse para las células de electrólisis. "Sin embargo, requieren una composición de electrodos específica", subraya Ulf-Peter Apfel. Más concretamente, los electrodos deben permitir la conversión directa del gas sin disolventes, de modo que el catalizador no se lixivie de la superficie del electrodo. Contrariamente a lo que suele describirse en la literatura especializada, no es necesario un material portador que acople químicamente el catalizador a la superficie del electrodo.
"Nuestros hallazgos abren la posibilidad de probar e integrar electrocatalizadores homogéneos de alto rendimiento y fácilmente variables en escenarios de aplicación para procesos electroquímicos", concluye Apfel.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Kevinjeorjios Pellumbi, Dominik Krisch, Clara Rettenmaier, Houssein Awada, He Sun, Luyang Song, Sebastian A. Sanden, Lucas Hoof, Leonard Messing, Kai junge Puring, Daniel Siegmund, Beatriz Roldan Cuenya, Wolfgang Schöfberger, Ulf-Peter Apfel; "Pushing the Ag-Loading of CO2 Electrolyzers to the Minimum via Molecularly Tuned Environments";
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