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Un nuevo catalizador para la conversión de dióxido de carbono (CO 2 ) en productos químicos o combustibles ha sido desarrollado por investigadores de la Ruhr-Universität Bochum y la Universidad de Duisburg-Essen. Optimizaron los catalizadores de cobre ya disponibles para mejorar su selectividad y estabilidad a largo plazo. Los resultados son descritos por el equipo dirigido por el Dr. Yanfang Song y el profesor Wolfgang Schuhmann del Centro de Electroquímica de Bochum con el equipo dirigido por la profesora Corina Andronescu del grupo de Química Técnica III de Duisburg-Essen en la revista. Angewandte Chemie , publicado en línea el 9 de febrero de 2021.
El boro hace que el catalizador de cobre sea estable
El gas climático CO 2 se puede convertir en compuestos de carbono más grandes que se pueden utilizar como productos químicos básicos para la industria o como combustibles. Los investigadores están persiguiendo la idea de convertir CO 2 electroquímicamente con la ayuda de energías renovables. Esto no solo crearía productos útiles; también servirían de almacenamiento para las energías renovables. El cobre ya ha surgido como un catalizador prometedor en estudios anteriores, pero debe tener la forma de un ion parcialmente cargado positivamente, y ese es precisamente el problema.
En condiciones de reacción convencionales, el cobre se convierte rápidamente de su forma cargada positivamente al estado neutro, lo que es desfavorable para la formación de productos con más de dos átomos de carbono y, por tanto, desactiva el catalizador.
Por lo tanto, el equipo de Bochum y Duisburg-Essen modificó un catalizador de cobre con boro. Los investigadores probaron diferentes relaciones cobre-boro y determinaron la composición óptima para favorecer la formación de compuestos con más de dos átomos de carbono. También demostraron que el catalizador de boro-cobre puede funcionar a las densidades de corriente que serían necesarias a escala industrial.
El zinc previene el daño por corrosión
Implementaron el sistema en forma de electrodo de difusión de gas en el que un catalizador sólido cataliza la reacción electroquímica entre las fases líquida y gaseosa. Es importante que suficiente CO 2 se disuelve en la región límite entre las fases gaseosa y líquida. Los científicos lograron hacer esto mediante el uso de un aglutinante especial.
Otro desafío es mantener el sistema estable durante un largo período de tiempo. Por ejemplo, Debe evitarse la corrosión de los electrodos. Para tal fin, los químicos integraron un llamado ánodo sacrificatorio hecho de zinc en el sistema. Dado que el zinc es un metal menos noble que el cobre, esto se corroe primero, mientras que el cobre se salva.
"La combinación de un material catalizador activo y selectivo en un electrodo de difusión de gas y la adición del zinc estabilizador es un paso importante hacia el uso de CO 2 para la síntesis de productos químicos básicos, "resume Wolfgang Schuhmann.
