Tres formas diferentes de electrorreducción de CO2 podrían cerrar el ciclo del carbono. Crédito:Universidad Tecnológica de Delft
Puede sonar demasiado bueno para ser verdad pero el estudiante de doctorado de TU Delft, Ming Ma, ha encontrado una manera de producir alcohol de la nada. O para ser más precisos, ha descubierto cómo controlar de forma eficaz y precisa el proceso de electrorreducción de CO 2 para producir una amplia gama de productos útiles, incluido el alcohol. Poder utilizar CO 2 como tal, un recurso puede ser fundamental para abordar el cambio climático. Su defensa de doctorado tendrá lugar el 14 de septiembre th .
Captura y utilización de carbono (CCU)
Para mitigar el CO atmosférico 2 concentración, La captura y utilización de carbono (CCU) podría ser una estrategia alternativa viable a la captura y secuestro de carbono (CCS). La reducción electroquímica de CO 2 a los combustibles y los productos químicos de valor añadido ha atraído una atención considerable como una solución prometedora. En este proceso, el CO capturado 2 se utiliza como recurso y se convierte en monóxido de carbono (CO), metano (CH 4 ), etileno (C 2 H 4 ), e incluso productos líquidos como el ácido fórmico (HCOOH), metanol (CH 3 OH) y etanol (C 2 H 5 OH).
Los hidrocarburos de alta densidad energética se pueden utilizar directa y convenientemente como combustibles dentro de la infraestructura energética actual. Además, la producción de CO es muy interesante ya que se puede utilizar como materia prima en el proceso Fischer-Tropsch, una tecnología bien desarrollada que se ha utilizado ampliamente en la industria para convertir el gas de síntesis (CO e hidrógeno (H 2 )) en sustancias químicas valiosas como el metanol y los combustibles sintéticos (como el diesel). La figura adjunta describe estos tres procesos y la forma en que la electrorreducción de CO 2 potencialmente podría cerrar el ciclo del carbono.
Ajuste preciso del proceso
En su tesis doctoral Ming Ma, trabajando en el grupo del Dr. Wilson A. Smith, describe los procesos que tienen lugar a nanoescala cuando se utilizan diferentes metales en la electrorreducción de CO 2 . Por ejemplo, el uso de nanocables de cobre en el proceso de electrorreducción conduce a la producción de hidrocarburos, mientras que la plata nanoporosa puede producir CO. Además, como descubrió Ma, el proceso se puede regular con mucha precisión cambiando las longitudes de los nanocables, y el potencial eléctrico. Al ajustar estas condiciones, es capaz de producir cualquier producto a base de carbono, o combinaciones en cualquier proporción deseada, produciendo así los recursos para los tres procesos de seguimiento descritos anteriormente.
El uso de aleaciones metálicas en el proceso conduce a resultados aún más interesantes. Mientras que el platino por sí solo produce hidrógeno, y el oro genera CO, una aleación de estos dos metales también produce inesperadamente ácido fórmico (HCOOH) en cantidades relativamente grandes. El ácido fórmico tiene potencialmente un uso muy prometedor en las pilas de combustible.
Próximos pasos
Ahora que se han registrado estos procesos, los próximos pasos para el equipo en el Laboratorio Smith para Conversión y Almacenamiento de Energía Solar en TU Delft, (Ma es la primera estudiante de doctorado en graduarse del laboratorio de Wilson Smiths) es buscar formas de mejorar la selectividad de productos individuales y comenzar a diseñar formas de ampliar este proceso.
Smith acaba de recibir una subvención inicial de ERC para hacer precisamente eso:'mejorar nuestra comprensión de los complicados mecanismos de reacción para obtener un mejor control del CO 2 proceso electrocatalítico ».
Otro trabajo en el laboratorio se centra en la división del agua impulsada por la energía solar:una solución simple hace que la producción de hidrógeno a través de la división solar del agua sea más eficiente y barata. y barato, Un fotoelectrodo eficiente y estable podría mejorar la división del agua con energía solar.
