Crédito:Arán-Ais et al.
La energía eléctrica derivada de fuentes renovables podría usarse para reorganizar los enlaces en el dióxido de carbono (CO 2 ) y moléculas de agua en hidrocarburos complejos, que luego se puede quemar para producir nueva energía y CO 2 , permitiendo en última instancia un ciclo del carbono. El cobre es un material catalítico que se ha encontrado prometedor para permitir este proceso y facilitar el CO 2 reacción de electrorreducción (CO 2 RR).
Dos elementos clave a la hora de intentar comprender los parámetros que controlan el CO 2 La reacción RR es una estructura de superficie bien definida y una composición de material conocida. Estudios teóricos y experimentales pasados han demostrado que la vía de acoplamiento C ― C para generar etileno se ve favorecida en la superficie de Cu (100).
Más recientemente, Los investigadores notaron el papel catalítico clave desempeñado por Cu δ + y oxígeno subterráneo para la producción de hidrocarburos C2-C3 y alcohol. Sin embargo, estabilizar el cobre en las condiciones necesarias para el CO 2 reacción de electrorreducción (CO 2 RR) que se llevará a cabo hasta ahora ha demostrado ser un gran desafío.
Investigadores del Instituto Fritz-Haber, parte de la Sociedad Max-Plank en Berlín, han realizado un estudio destinado a estabilizar Cu (I), cobre en el estado de oxidación 1+, para comprender mejor su papel en el CO 2 Reacción RR. En un artículo reciente, publicado en Energía de la naturaleza , informaron una mayor eficiencia en la producción de etanol utilizando cobre, se consigue ajustando la estructura y el estado de oxidación de los catalizadores de Cu (I).
"Hasta aquí, la estabilización de especies de Cu (I) bajo CO 2 las condiciones de reducción han resultado ser muy difíciles, "Beatriz Roldan Cuenya, uno de los investigadores que realizó el estudio, dijo a TechXplore. "El objetivo principal de nuestro estudio fue poder generar especies de Cu (I) y estabilizarlas transitoriamente en una superficie bien definida, para luego estudiar su impacto en el CO 2 Selectividad de producto RR ".
En su estudio, Roldan Cuenya y sus colegas ajustaron la estructura y el estado de oxidación de los catalizadores de cobre mediante una técnica conocida como electrólisis pulsada. Esta técnica les permitió diseñar una secuencia de potencial pulsado, que permitió el ajuste simultáneo de la estructura de la superficie y la composición de los catalizadores de Cu durante el CO 2 Reacción RR.
Los investigadores monitorearon los cambios en la estructura del catalizador, así como el estado químico de su superficie. Esto finalmente condujo a nuevos hallazgos interesantes sobre los mecanismos a través de los cuales los catalizadores de cobre permiten la generación de hidrocarburos a través del CO 2 Reacción RR.
"Nuestros hallazgos sugieren que la combinación de (100) dominios, sitios defectuosos, y superficie Cu 2 O es la mejor configuración para mejorar el CO 2 Vía de reacción RR que conduce a C 2+ productos Roldan Cuenya explicó. En particular, una mayor selectividad del etanol podría estar relacionada con la coexistencia de Cu (I) y Cu 0 especies, mientras que el rendimiento de etileno estuvo dominado por la longitud de las terrazas de Cu (100) ".
El reciente estudio realizado por este equipo de investigadores recogió nuevos hallazgos interesantes que arrojan algo de luz sobre el papel de los catalizadores de cobre para facilitar la conversión electroquímica de CO 2 . En el futuro, la técnica utilizada por Roldan Cuenya y sus colegas podría usarse para sintonizar interfaces electroquímicas con estructuras y composiciones de superficie restringidas, de modo que puedan utilizarse para producir selectivamente C 2 productos.
"En nuestros próximos estudios, quisiera explorar el efecto de la regeneración continua de especies de Cu (I) en otras orientaciones superficiales y finalmente aplicar este protocolo pulsado a otros sistemas nanoparticulados con el objetivo de aplicaciones más prácticas en electrolizadores reales, "Dijo Roldan Cuenya.
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