La utilización directa del agua como fuente de átomos y moléculas de hidrógeno es fundamental para la evolución del ecosistema y la industria. Sin embargo, el agua líquida es un donante de electrones desfavorable para la formación de estas especies de hidrógeno debido a su inercia redox.
Un grupo de investigación dirigido por el Prof. Wang Feng y Assoc. El profesor Jia Xiuquan del Instituto Dalian de Física Química (DICP) de la Academia China de Ciencias (CAS), en colaboración con el grupo del profesor Richard N. Zare de la Universidad de Stanford, ha realizado la formación de hidrógeno mediante electrificación de contacto en microgotas de petróleo y agua. interfaces y su regulación. El estudio se publica en el Journal of the American Chemical Society .
Se ha demostrado que las microgotas de agua poseen un alto campo eléctrico en la interfaz de las microgotas, que es suficiente para ionizar OH - para producir electrones libres de forma espontánea. La transferencia de carga posterior puede dar lugar a una variedad de reacciones de hidrogenación esenciales.
En este estudio, los investigadores encontraron una marcada separación de carga entre microgotas de aceite y agua de diferentes tamaños mediante la atomización. En comparación con las microgotas de agua pura, la separación de carga de las microgotas acuosas oleosas mejoró debido a la extracción de electrones mediada por aceite de las microgotas rociadas, promoviendo así la generación de especies de hidrógeno. Se propuso que la formación de hidrógeno se llevara a cabo mediante electrificación de contacto y neutralización de carga en las interfaces de microgotas de agua y petróleo.
Este mecanismo se verificó agregando surfactantes para alterar las interfaces agua-aceite, lo que suprimió tanto la separación de carga como la actividad de evolución de hidrógeno.
Además, los investigadores descubrieron que las especies reductoras de hidrógeno podrían conducir aún más a una reducción de CO2 in situ. El proceso de hidrogenación se realiza a temperatura normal para la formación selectiva de CO utilizando agua como fuente de hidrógeno.
Grandes cantidades de recursos hídricos están sujetos a la contaminación causada por derrames de petróleo, vertidos de aguas residuales aceitosas, etc. La tecnología tradicional de tratamiento de aguas residuales siempre genera importantes emisiones de carbono. Este estudio indicó que es posible realizar el reciclaje de aguas residuales que contienen petróleo rociando una emulsión de aceite y agua para generar H2 del agua, lo que podría transformar el proceso de tratamiento de aguas residuales oleosas en una vía viable de secuestro de carbono.
Más información: Xuke Chen et al, Microgotas de agua y aceite pulverizadas como fuente de hidrógeno, Revista de la Sociedad Química Estadounidense (2024). DOI:10.1021/jacs.4c01455
Información de la revista: Revista de la Sociedad Química Estadounidense
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
