Un CO récord 2 tasas de conversión a temperaturas relativamente bajas en una versión modificada de bucle químico de RWGS utilizando un novedoso óxido de cobre-indio Crédito:Universidad de Waseda
Con el cambio climático cada vez peor, Existe una necesidad creciente de tecnologías que puedan capturar y utilizar el CO atmosférico. 2 (dióxido de carbono) y reducir nuestra huella de carbono. Dentro del ámbito de las energías renovables, CO 2 Los combustibles electrónicos basados en e han surgido como una tecnología prometedora que intenta convertir el CO atmosférico 2 en combustibles limpios. El proceso implica la producción de gas sintético o gas de síntesis (una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono (CO)). Con la ayuda de la reacción de cambio inverso de agua y gas (RWGS), CO 2 se descompone en el CO necesario para el gas de síntesis. Si bien promete en su eficiencia de conversión, la reacción RWGS requiere temperaturas increíblemente altas (> 700 ° C) para continuar, al mismo tiempo que genera subproductos no deseados.
Para abordar estos problemas, Los científicos desarrollaron una versión modificada de bucle químico de la reacción RWGS que convierte CO 2 a CO en un método de dos pasos. Primero, un óxido de metal, utilizado como material de almacenamiento de oxígeno, se reduce con hidrógeno. Después, es re-oxidado por CO 2 , produciendo CO. Este método está libre de subproductos indeseables, simplifica la separación de gases, y puede hacerse factible a temperaturas más bajas dependiendo del óxido elegido. Como consecuencia, Los científicos han estado buscando materiales de óxido que exhiban altas tasas de oxidación-reducción sin requerir altas temperaturas.
En un estudio reciente publicado en Ciencia química , Científicos de la Universidad de Waseda y ENEOS Corporation en Japón han revelado que un nuevo óxido de indio modificado con cobre (Cu-In 2 O 3 ) exhibe un CO récord 2 tasa de conversión de 10 mmolh -1 gramo -1 a temperaturas relativamente moderadas (400-500 ° C), lo que lo convierte en un pionero entre los materiales de almacenamiento de oxígeno necesarios para el CO a baja temperatura 2 conversión. Para comprender mejor este comportamiento, El equipo investigó las propiedades estructurales del óxido de Cu-In junto con la cinética involucrada en la reacción RWGS de bucle químico.
Una versión de bucle químico de la reacción de cambio inverso de agua y gas (RWGS-CL) puede ayudar a convertir el dióxido de carbono en monóxido de carbono a temperaturas mucho más bajas sin subproductos indeseables. permitiendo una separación de gas simple Crédito:Yasushi Sekine de la Universidad de Waseda
Los científicos llevaron a cabo análisis basados en rayos X y encontraron que la muestra inicialmente contenía un material parental, Cu2In 2 O 5 , que primero fue reducido por hidrógeno para formar una aleación de Cu-In y óxido de indio (En 2 O 3 ) y luego oxidado por CO 2 para producir Cu-In 2 O 3 y CO. Los datos de rayos X revelaron además que se sometió a oxidación y reducción durante la reacción, proporcionando la pista clave a los científicos. "Las mediciones de rayos X dejaron en claro que la reacción RWGS en bucle químico se basa en la reducción y oxidación del indio, lo que conduce a la formación y oxidación de la aleación Cu-In, "explica el profesor Yasushi Sekine de la Universidad de Waseda, quien dirigió el estudio.
Las investigaciones cinéticas proporcionaron más información sobre la reacción. El paso de reducción reveló que el Cu era responsable de la reducción del óxido de indio a bajas temperaturas, mientras que el paso de oxidación mostró que la superficie de la aleación Cu-In conservaba un estado muy reducido mientras que su volumen se oxidaba. Esto permitió que la oxidación ocurriera dos veces más rápido que la de otros óxidos. El equipo atribuyó este peculiar comportamiento de oxidación a una rápida migración de iones de oxígeno cargados negativamente desde la superficie de la aleación Cu-In a su masa. que ayudó en la oxidación a granel preferencial.
Los resultados tienen, bastante esperado, entusiasmados a los científicos sobre las perspectivas futuras de los óxidos de cobre-indio. "Dada la situación actual con las emisiones de carbono y el calentamiento global, Es muy deseable un proceso de conversión de dióxido de carbono de alto rendimiento. Aunque la reacción RWGS en bucle químico funciona bien con muchos materiales de óxido, nuestro novedoso Cu-In-oxide aquí muestra un rendimiento notablemente más alto que cualquiera de ellos. Esperamos que esto contribuya significativamente a reducir nuestra huella de carbono e impulsar a la humanidad hacia un futuro más sostenible ", concluye Sekine.
