Los investigadores de la Universidad Estatal de Oregón han logrado un avance clave en la búsqueda de la química verde de convertir el dióxido de carbono del gas de efecto invernadero en formas reutilizables de carbono mediante la reducción electroquímica.
Publicado en Nature Energy, el estudio dirigido por Zhenxing Feng de la Facultad de Ingeniería de OSU y colegas de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur en China y la Universidad de Stanford describe un nuevo tipo de electrocatalizador.
El catalizador puede promover selectivamente una reacción de reducción de CO2 que da como resultado un producto deseado: el monóxido de carbono fue la elección en esta investigación. Un catalizador es todo aquello que acelera la velocidad de una reacción química sin ser consumido por la reacción.
"La reducción del dióxido de carbono es beneficiosa para un medio ambiente limpio y un desarrollo sostenible", dijo Feng, profesor asistente de ingeniería química. "A diferencia de la reducción de CO2 tradicional que utiliza métodos químicos a altas temperaturas con una alta demanda de energía adicional, las reacciones de reducción de CO2 electroquímicas se pueden realizar a temperatura ambiente utilizando una solución líquida. Y la electricidad requerida para la reducción de CO2 electroquímica se puede obtener de energía renovable fuentes como la energía solar, lo que permite procesos completamente ecológicos ".
Una reacción de reducción significa que uno de los átomos involucrados gana uno o más electrones. En la reducción electroquímica de dióxido de carbono, los nanocatalizadores metálicos han demostrado el potencial de reducir selectivamente el CO2 a un producto de carbono en particular. El control de la nanoestructura es fundamental para comprender el mecanismo de reacción y optimizar el rendimiento del nanocatalizador en la búsqueda de productos específicos, como monóxido de carbono, ácido fórmico o metano, que son importantes para otros procesos y productos químicos.
"Sin embargo, debido a muchas posibles vías de reacción para diferentes productos, las reacciones de reducción de dióxido de carbono han tenido históricamente una baja selectividad y eficiencia", dijo Feng. "Los electrocatalizadores necesitan promover la reacción con alta selectividad para obtener un determinado producto, monóxido de carbono en nuestro caso. A pesar de muchos esfuerzos en este campo, ha habido pocos avances".
Feng y sus co-líderes de investigación probaron una nueva estrategia. Hicieron ftalocianina de níquel como un electrocatalizador de ingeniería molecular y encontraron que mostraba una eficiencia superior a altas densidades de corriente para convertir CO2 en monóxido de carbono en un dispositivo de electrodo de difusión de gas, con un funcionamiento estable durante 40 horas.
"Para comprender el mecanismo de reacción de nuestro catalizador, mi grupo en OSU usó espectroscopía de absorción de rayos X para monitorear el cambio del catalizador durante los procesos de reacción, confirmando el papel del catalizador en la reacción", dijo Feng. "Este trabajo colaborativo demuestra un catalizador de alto rendimiento para procesos ecológicos de reacciones electroquímicas de reducción de CO2. También arroja luz sobre el mecanismo de reacción de nuestro catalizador, que puede guiar el desarrollo futuro de dispositivos de conversión de energía a medida que trabajamos hacia una economía de carbono negativo. . "
La Fundación Nacional de Ciencias, el Departamento de Energía, el Laboratorio Clave Provincial de Catálisis de Guangdong, la Universidad Estatal de Oregón, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China y el Laboratorio Conjunto Guangdong-Hong Kong-Macao para Materiales y Dispositivos de Energía Fotónico-Térmica-Eléctrica apoyados esta investigación.
Maoyu Wang y Marcos Lucero de OSU se encontraban entre los colaboradores, que también incluían científicos de la Universidad de Yale, la Universidad Northwestern y el Laboratorio Nacional Argonne.
Junto con Feng, Yang-Gang Wang y Yongye Liang de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur son los coautores del estudio.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por La Universidad Estatal de Oregon. Original escrito por Steve Lundeberg. Nota: el contenido puede editarse por estilo y longitud.

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