La investigación de la Universidad de Liverpool podría ayudar a los científicos a desbloquear todo el potencial de las nuevas tecnologías de energía limpia.

Encontrar formas sostenibles de reemplazar los combustibles fósiles es una prioridad clave para los investigadores de todo el mundo. El dióxido de carbono (CO2) es un producto de desecho enormemente abundante que se puede convertir en subproductos ricos en energía. como el monóxido de carbono. Sin embargo, este proceso debe ser mucho más eficiente para que funcione a nivel mundial, escala industrial.

Los electrocatalizadores se han mostrado prometedores como una forma potencial de lograr este 'cambio escalonado' de eficiencia requerido en la reducción de CO2, pero los mecanismos por los que operan a menudo se desconocen, lo que dificulta a los investigadores diseñar nuevos de manera racional.

Nueva investigación publicada en Catálisis de la naturaleza por investigadores del Departamento de Química de la Universidad, en colaboración con el Centro de Investigación de Ciencias Computacionales de Beijing y el Laboratorio STFC Rutherford Appleton, demuestra una técnica de espectroscopia basada en láser que se puede utilizar para estudiar la reducción electroquímica de CO2 in situ y proporcionar información muy necesaria sobre estas complejas vías químicas.

Los investigadores utilizaron una técnica llamada espectroscopia de generación de frecuencia de suma vibratoria (VSFG) junto con experimentos electroquímicos para explorar la química de un catalizador particular llamado Mn (bpy) (CO) 3Br, que es uno de los electrocatalizadores de reducción de CO2 más prometedores e intensamente estudiados.

Usando VSFG, los investigadores pudieron observar intermedios clave que solo están presentes en la superficie de un electrodo durante un tiempo muy corto, algo que no se ha logrado en estudios experimentales previos.

En Liverpool, el trabajo fue realizado por el Grupo Cowan, un equipo de investigadores que estudian y desarrollan nuevos sistemas catalíticos para la producción sostenible de combustibles.

Dr. Gaia Neri, que formaba parte del equipo de Liverpool, dijo:“Un gran desafío en el estudio de los electrocatalizadores in situ es tener que discriminar entre la capa única de moléculas intermedias de vida corta en la superficie del electrodo y el 'ruido' circundante de las moléculas inactivas en la solución.

"Hemos demostrado que VSFG hace posible seguir el comportamiento de incluso especies de vida muy corta en el ciclo catalítico. Esto es emocionante ya que brinda a los investigadores nuevas oportunidades para comprender mejor cómo operan los electrocatalizadores, que es un paso siguiente importante hacia la comercialización del proceso de conversión de CO2 electroquímico en tecnologías de combustibles limpios ".

Siguiendo con esta investigación, el equipo ahora está trabajando para mejorar aún más la sensibilidad de la técnica y está desarrollando un nuevo sistema de detección que permitirá una mejor relación señal-ruido.

El artículo 'Detección de intermedios catalíticos en la superficie de un electrodo durante la reducción de dióxido de carbono por un catalizador con abundancia de tierra' se publica en Catálisis de la naturaleza .