Un diagrama de flujo de almacenamiento de energía y fijación de carbono utilizando tecnología Li-CO2. Crédito:Qiao et al.
Los científicos que trabajaban en la escurridiza batería de litio y aire descubrieron un enfoque inesperado para capturar y almacenar dióxido de carbono lejos de la atmósfera. Usando un diseño destinado a un litio-CO 2 batería, investigadores de Japón y China han desarrollado una forma de aislar el polvo de carbono sólido del dióxido de carbono gaseoso, con el potencial de separar también el gas oxígeno a través del mismo método. Su trabajo aparece el 9 de agosto en Joule , una nueva revista de energía interdisciplinaria de Cell Press.
Es deseable convertir las emisiones de dióxido de carbono en otros compuestos que contienen carbono debido a la contribución del dióxido de carbono al efecto invernadero y al calentamiento global. Los ejemplos van desde procesos naturales, como plantas que convierten CO 2 en oxígeno y azúcares, a los hechos por el hombre, como inyectar dióxido de carbono en formaciones rocosas para que queden atrapadas como minerales de carbonato.
"El problema con la mayoría de las vías físicas y químicas del CO 2 La fijación es que sus productos son gases y líquidos que necesitan licuarse o comprimirse aún más, y eso conduce inevitablemente a un consumo de energía adicional e incluso más CO 2 emisiones, "dice el autor principal Haoshen Zhou del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada de Japón y de la Universidad de Nanjing de China". estamos demostrando una estrategia electroquímica para CO 2 fijación que produce productos de carbono sólido, así como un litio-CO 2 batería que puede proporcionar la energía necesaria para ese proceso ".
Los investigadores encontraron la estrategia de fijación de carbono cuando intentaron recargar un litio-CO 2 prototipo de batería. En lugar de regenerar completamente los iones de litio y el CO 2 del carbonato de litio y el carbono producido durante la descarga de la batería, como hubiera ocurrido con un Li-CO reversible 2 batería, el carbonato de litio se descompuso, produciendo carbono adicional, así como oxígeno gaseoso que no se aisló debido a la rápida reacción con el electrolito de la batería. Típicamente, este tipo de acumulación causa degradación física y reduce la vida útil funcional de una batería, pero en vez, la deposición de carbono sólido cuenta con una ventaja separada, apuntando a un enfoque prometedor para fijar el carbono en una forma estable y fácil de eliminar.
"Lo que impresiona de este trabajo es la posibilidad de convertir un tercio del CO 2 especies al carbono con una alta eficiencia energética teórica superior al 70%, " dice Joule editor científico Rahul Malik. "La arquitectura de la batería es una forma imprevista pero intrigante de ver la fijación de carbono".
Dado que la generación de sólidos de carbono se da cuenta de que la fijación de carbono disminuye el rendimiento de la batería, los investigadores no pudieron satisfacer simultáneamente ambos objetivos dentro de un solo dispositivo. Sin embargo, incorporando una pequeña cantidad de rutenio metálico en su diseño como catalizador, fueron capaces de evitar una gran deposición de carbono e inducir una mejor reversibilidad, convertir su aparato de fijación de carbono en un Li-CO funcional 2 batería.
Un desafío pendiente tanto para la fijación de carbono como para el rendimiento de la batería es pasar del CO2 puro 2 al aire ambiente, un salto que potencialmente permitiría tratar el CO atmosférico 2 en el primer caso y avanzaría hacia la tecnología de batería de litio-aire teóricamente poderosa pero aún no estable en el segundo caso. La técnica de fijación también podría adaptarse para depurar otros gases nocivos o contaminantes como el monóxido de carbono, dióxido de azufre, óxido nítrico, y dióxido de nitrógeno de la atmósfera, Dice Zhou.
Mirando hacia el futuro, los investigadores también están entusiasmados con el potencial de su sistema para tal vez conducir a una vía para convertir el dióxido de carbono en gas carbono puro y oxígeno. "Lograr la liberación de gas oxígeno al cargar, junto con la acumulación de carbono sólido, realizaría una estrategia de fijación electroquímica de dióxido de carbono análoga a la fotosíntesis, "dice Zhou.
