Modelo de bola y palo de dióxido de carbono. Crédito:Wikipedia
Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han aumentado significativamente la eficiencia de dos técnicas, para dividir el agua para crear gas hidrógeno y dividir el dióxido de carbono (CO 2 ) para crear monóxido de carbono (CO). Los productos son materia prima valiosa para aplicaciones de fabricación de productos químicos y energía limpia.
El proceso de división del agua convierte con éxito el 90 por ciento del agua en gas hidrógeno, mientras que el CO 2 -El proceso de división convierte más del 98 por ciento del CO 2 en CO. Además, el proceso también utiliza el oxígeno resultante para convertir el metano en gas de síntesis, que es en sí misma una materia prima utilizada para fabricar combustibles y otros productos.
"Estos avances son posibles gracias a materiales que diseñamos específicamente para que tengan las propiedades termodinámicas deseadas para cada proceso, "dice Fanxing Li, profesor asociado de ingeniería química y biomolecular en NC State, quien es autor correspondiente de dos artículos sobre el trabajo. "Estas propiedades no se habían informado antes a menos que se utilizaran materiales de tierras raras".
Para el CO 2 -proceso de división, Los investigadores desarrollaron un nanocompuesto de ferrita de estroncio disperso en una matriz químicamente inerte de óxido de calcio u óxido de manganeso. Como CO 2 se pasa sobre un lecho lleno de partículas compuestas por el nanocompuesto, el material nanocompuesto divide el CO 2 y captura uno de los átomos de oxígeno. Esto reduce el CO 2 , dejando solo CO.
"CO anterior 2 las técnicas de conversión no han sido muy eficientes, convertir muy por debajo del 90 por ciento del CO 2 en CO, "Li dice." Alcanzamos tasas de conversión de hasta el 99 por ciento.
"Y el CO es valioso porque se puede utilizar para fabricar una variedad de productos químicos, incluyendo todo, desde polímeros hasta ácido acético, "Li dice.
Mientras tanto, el oxígeno capturado durante el CO 2 -El proceso de división se combina con metano y se convierte en gas de síntesis utilizando energía solar.
Para el proceso de división del agua, Los investigadores crearon partículas de óxido de manganeso de bario dopado con hierro. Aparte de la diferencia de materiales, el proceso es notablemente similar. A medida que el agua, en forma de vapor, pasa sobre un lecho de partículas, el óxido de bario-manganeso dopado con hierro divide las moléculas de agua y captura los átomos de oxígeno. Esto deja atrás gas hidrógeno puro.
"Nuestra conversión aquí es del 90 por ciento, que se compara muy favorablemente con otras técnicas, que a menudo se encuentran en el rango del 10 al 20 por ciento, "dice Vasudev Haribal, un doctorado estudiante de NC State y autor principal del artículo sobre el trabajo de división del agua.
El oxígeno capturado durante el proceso de separación del agua se utiliza para producir gas de síntesis, utilizando la misma técnica utilizada en el CO 2 -proceso de división.
"Creemos que estos materiales y procesos representan importantes pasos hacia adelante, ", Dice Li." Utilizan materiales relativamente económicos para extraer de manera eficiente materia prima valiosa de recursos que están fácilmente disponibles (en el caso del agua) o que en realidad son gases de efecto invernadero (en los casos de CO 2 y metano).
"Ahora estamos trabajando en el desarrollo de materiales que sean aún más eficientes, ", Dice Li." Y estamos abiertos a trabajar con grupos externos que estén interesados en ampliar estos procesos para la fabricación ".
El co 2 -papel de división, "Nanocomposites de perovskita como CO efectivo 2 -Agentes de división en un esquema redox cíclico, "se publica en la revista Avances de la ciencia . El autor principal del artículo es Junshe Zhang, un ex investigador postdoctoral en NC State que ahora se encuentra en la Universidad Xi'an Jiaotong. Haribal es coautor del artículo. El trabajo se realizó con el apoyo de la National Science Foundation, bajo las subvenciones CBET-1254351 y CBET-1510900, y el Instituto Kenan en NC State.
El papel que rompe el agua, "BaMnO3 dopado con hierro para la división híbrida de agua y la generación de gas de síntesis, "se publica en la revista ChemSusChem . El artículo fue coautor de Feng He, un ex Ph.D. estudiante en NC State, y Amit Mishra, un doctorado estudiante en NC State. El trabajo se realizó con el apoyo de NSF, bajo la concesión CBET-1254351, y el Instituto Kenan en NC State.
