Esta ilustración es una interpretación de un artista del proceso de electrólisis utilizado para convertir el CO2 en productos de carbono concentrado. Crédito:Ripatti et al.
Los científicos de la Universidad de Stanford han desarrollado celdas electroquímicas que convierten el monóxido de carbono (CO) derivado del CO 2 en compuestos comercialmente viables de manera más eficaz y eficiente que las tecnologías existentes. Su investigación, publicado el 25 de octubre en la revista Joule , proporciona una nueva estrategia para capturar CO 2 y convertirlo en materias primas químicas.
CO 2 la captura de fuentes de emisión es una opción atractiva para mitigar el cambio climático, pero es un proceso caro que cosecha un producto sin valor comercial. Sin embargo, los científicos pueden agregar valor al CO capturado 2 mediante el uso de electrólisis, una técnica que utiliza una corriente eléctrica para descomponer compuestos, para convertirlo en productos más deseables como el etileno para la producción de polímeros o el acetato como reactivo para síntesis química.
"Productos C2 como etileno, acetato, y el etanol son intrínsecamente más valiosos que los productos C1 como el metano porque son materias primas químicas versátiles, "dice el autor principal Matthew Kanan, profesor asociado de química en la Universidad de Stanford.
Al convertir CO 2 al CO ya es comercialmente posible, El desarrollo de tecnología que pueda producir sustancias químicas C2 en demanda a partir de CO a escala industrial sigue siendo un desafío. La electrólisis debe convertir el CO en productos a un ritmo elevado con una demanda energética general baja para que sea viable. Las celdas electroquímicas anteriores han requerido un gran exceso de CO para lograr una alta tasa de electrólisis, lo que da como resultado productos diluidos que deben concentrarse y purificarse, un proceso que requiere más energía (a un costo mayor).
Las celdas electroquímicas creadas por Kanan y su equipo combaten estas ineficiencias con un diseño modificado que produce una corriente concentrada de gas etileno y una solución de acetato de sodio 1, 000 veces más concentrado que el producto obtenido con las células anteriores. La celda utiliza un electrodo de difusión de gas (GDE) combinado con un campo de flujo cuidadosamente diseñado que mejora en gran medida la entrega de CO a la superficie del electrodo y la eliminación de productos. El equipo también eliminó la necesidad de una solución de electrolito en la celda al conectar el GDE directamente con una membrana. Como resultado, tanto el etileno como la solución de acetato concentrada se producen en el electrodo y se barren fuera de la celda en una sola corriente de vapor.
"Antes de este trabajo, la combinación de una alta tasa de electrólisis, alta conversión de CO, y no se habían logrado corrientes de productos concentrados, "dice Kanan.
Actualmente, el equipo está ampliando su prototipo para determinar si el diseño debe modificarse para tener éxito a escala industrial. con la esperanza de que eventualmente puedan combinar sus celdas de electrólisis de CO con tecnologías existentes para convertir CO 2 en CO. El dispositivo también puede ser útil para la exploración espacial, en particular misiones en el espacio profundo donde no es posible reabastecerse desde la Tierra. En colaboración con investigadores dirigidos por John Hogan en el Centro de Investigación Ames de la NASA, el equipo está trabajando para combinar la síntesis electroquímica con la biosíntesis microbiana para reciclar el CO 2 exhalado por los astronautas en alimentos y nutrientes.
