La importancia de la "neutralidad del carbono" está creciendo más que nunca, ya que el cambio climático causado por el calentamiento global amenaza incluso el derecho humano a vivir. La República de Corea ha declarado "carbono neutralidad para 2050" y está realizando esfuerzos para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Para lograr la neutralidad de carbono, junto con la producción de hidrógeno verde que reduce la generación de dióxido de carbono, la tecnología CCU que utiliza dióxido de carbono ya generado es esencial.

Para que estas dos tecnologías sean efectivas en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, se debe reducir la energía utilizada aumentando la actividad del electrodo de oxidación del agua, que induce una reacción electroquímica. Para ello, se ha intentado comprender la estructura electrónica de la superficie del catalizador mientras continúa la reacción. Sin embargo, debido a la dificultad de realizar un experimento en una condición de ultra alto vacío (UHV), solo se estimó indirectamente a través de cálculos computacionales.

En el Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST), el Dr. Hyung-Suk Oh y el Dr. Woong Hee Lee del Centro de Investigación de Energía Limpia y el Dr. Keun Hwa Chae del Centro de Datos y Análisis Avanzado desarrollaron un sistema basado en rayos X blandos. espectroscopia de absorción basada en un acelerador de radiación (línea de luz 10D XAS KIST) por primera vez en Corea. KIST anunció que esta investigación ha desarrollado una nueva estrategia para fabricar electrodos mediante la observación y el análisis de la estructura electrónica de la superficie durante la reacción del electrodo de oxidación del agua aplicado a la "producción de hidrógeno y conversión de dióxido de carbono".

El equipo de investigación descubrió que el cobalto general se reconstruía durante la reacción, midiendo la estructura electrónica y los estados de espín de la superficie del electrodo mediante el uso de espectroscopía de absorción de rayos X blandos basada en un acelerador en condiciones UHV. Termodinámicamente, el cobalto tiende a estar en un estado de oxidación tetravalente bajo condiciones de oxidación, y su actividad de oxidación del agua es muy baja. Es necesario mantener un estado de oxidación trivalente para mantener una alta actividad de oxidación del agua, por lo que el proceso desarrollado por el equipo de investigación permite obtener el estado de oxidación 3.2 y una alta actividad. El electrodo desarrollado tiene un área de superficie electroquímica 1000 veces mayor en comparación con un electrodo de cobalto comercial y 10 veces el rendimiento de producción de hidrógeno cuando se aplica a un sistema de electrólisis de agua real.

El Dr. Oh dice que "al desarrollar una espectrometría de absorción de rayos X operando suave basada en un acelerador de radiación, hemos dado un paso más en la comprensión de las propiedades de los materiales catalizadores y en la mejora de su rendimiento. Esta es una tecnología esencial para la fotosíntesis artificial y Se espera que sea de gran ayuda para mejorar el rendimiento del electrodo de oxidación de agua, que es una tecnología importante para la producción de hidrógeno verde y la reconstrucción electroquímica".

La investigación fue publicada en Nature Communications . + Explora más

Sistema de electrodos de área grande de alto rendimiento desarrollado para la fotosíntesis artificial