Reducción de CO2 como fuente de combustible sostenible e introducción al efecto plastrón. a, La generación de combustible renovable mediante reducción de CO2 y oxidación de H2O. B, El requerimiento cinético versus termodinámico de varias reacciones de reducción de CO2. Los valores trazados se basan en la ecuación de reacción dada arriba del gráfico, hecho estequiométrico de acuerdo con la composición del producto. C, D, El efecto plastrón:el uso de una superficie hidrófoba para atrapar una capa de gas entre la interfaz solución-sólido. Esto se ilustra en una araña campana de buceo para respiración subacuática en cy en una superficie de Cu dendrítica hidrófoba para la reducción de CO2 acuoso en d. La foto de la araña campana buceadora está adaptada de Seymour y Hetz con permiso de The Company of Biologists. Crédito: Materiales de la naturaleza (2019). DOI:10.1038 / s41563-019-0445-x
Un equipo de investigadores afiliado a varias instituciones en Francia ha encontrado una manera de mejorar la conversión de CO 2 en combustibles imitando el comportamiento de la araña campana de buceo. En su artículo publicado en la revista Materiales de la naturaleza , el grupo describe el uso de burbujas de aire capturadas para mejorar la eficiencia de conversión del dióxido de carbono en combustibles utilizables.
Procesos electroquímicos actuales que convierten CO 2 en hidrocarburos normalmente se usa cobre como electrocatalizador; generalmente se recubre con electrodos y se sumerge en un líquido que contiene dióxido de carbono. La aplicación de electricidad pone en marcha el proceso de reducción que convierte el CO 2 en metano, etanol, etileno y dióxido de carbono. Desafortunadamente, tales procesos también producen gas hidrógeno, lo que reduce la eficiencia del proceso. Los esfuerzos para mejorar el proceso han implicado transformar los electrodos en nanoestructuras o dopar el cobre con otros materiales. Pero hasta ahora tales esfuerzos no han dado como resultado mejoras de eficiencia adecuadas. En este nuevo esfuerzo, los investigadores buscaron inspiración en la araña hechizada buceadora.
Las arañas de campana de buceo pueden nadar bajo el agua porque tienen pelos fuertemente hidrofóbicos en su vientre que permiten atrapar una burbuja de aire. que la araña usa para respirar bajo el agua. Los investigadores pensaron que si el cobre en un CO 2 El proceso de conversión hizo más o menos lo mismo, más dióxido de carbono estaría expuesto al cobre durante la conversión, mejorando la eficiencia. Con ese fin, forjaron una pieza de cobre con diminuta, formas de árbol en su superficie y lo recubrió con un material hidrofóbico. Cuando el cobre se sumergió en un CO 2 -solución que contiene, Se formaron burbujas en la superficie del cobre. Y cuando se aplicó electricidad, el proceso de conversión ocurrió como de costumbre, con una gran diferencia. El proceso fue mucho más eficiente.
Los investigadores informan que la eficiencia de la conversión fue de aproximadamente 56 y 17 por ciento para etileno y etanol, en comparación con el 9 y el 4 por ciento de los sistemas convencionales. También, la producción de hidrógeno se midió al 10 por ciento, en comparación con el 71 por ciento de los sistemas tradicionales. Los investigadores señalan que se requiere más trabajo, sin embargo, porque el proceso requiere más electricidad que los sistemas convencionales.
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