Los científicos de la Universidad de Stanford han desarrollado células electroquímicas que convierten el monóxido de carbono CO derivado del CO 2 en compuestos comercialmente viables de manera más efectiva y eficiente que las tecnologías existentes. Su investigación, publicada el 25 de octubre en la revista julio , proporciona una nueva estrategia para capturar CO 2 y convertirlo en materias primas químicas.
CO 2 la captura de fuentes de emisión es una opción atractiva para mitigar el cambio climático, pero es un proceso costoso que cosecha un producto sin valor comercial. Sin embargo, los científicos pueden agregar valor al CO capturado 2 mediante el uso de la electrólisis, una técnica que utiliza una corriente eléctrica para descomponer los compuestos y convertirlos en productos más deseables, como el etileno para la producción de polímeros o el acetato como reactivo para la síntesis química.
"Los productos C2 como el etileno, el acetato y el etanol son inherentemente más valiosos que los productos C1 como el metano porque son materias primas químicas versátiles", dice el autor principal Matthew Kanan, profesor asociado de química en la Universidad de Stanford.
Al convertir CO 2 para el CO ya es comercialmente posible, desarrollar tecnología que pueda producir químicos C2 a demanda a partir de CO a escala industrial sigue siendo un desafío. La electrólisis debe convertir el CO en productos a una velocidad alta con una baja demanda total de energía para serLas células electroquímicas anteriores han requerido un gran exceso de CO para lograr una alta tasa de electrólisis, lo que da como resultado productos diluidos que deben concentrarse y purificarse, un proceso que requiere más energía a un mayor costo.
Las células electroquímicas creadas por Kanan y su equipo combaten estas ineficiencias con un diseño modificado que produce una corriente concentrada de gas etileno y una solución de acetato de sodio 1,000 veces más concentrada que el producto obtenido con las células anteriores. La célula usa un electrodo de difusión de gas GDE combinado con un campo de flujo cuidadosamente diseñado que mejora en gran medida la entrega de CO a la superficie del electrodo y la eliminación de productos. El equipo también eliminó la necesidad de una solución de electrolitos en la celda al conectar el GDE directamente con una membrana.Como resultado, tanto el etileno como la solución concentrada de acetato se producen en el electrodo y se eliminan de la celda en una sola corriente de vapor.
"Antes de este trabajo, no se había logrado la combinación de una alta tasa de electrólisis, alta conversión de CO y corrientes concentradas de producto", dice Kanan.
El equipo actualmente está ampliando su prototipo para determinar si el diseño necesita ser modificado para tener éxito a escala industrial, con la esperanza de que eventualmente puedan combinar sus células de electrólisis de CO con tecnologías existentes para convertir CO 2 en CO. El dispositivo también puede ser útil para la exploración espacial, en particular en misiones del espacio profundo donde no es posible reabastecerse de la Tierra. En colaboración con investigadores dirigidos por John Hogan en el Centro de Investigación Ames de la NASA, el equipo está trabajando paracombinar síntesis electroquímica con biosíntesis microbiana para reciclar el CO 2 exhalado por los astronautas en alimentos y nutrientes.
Esta investigación fue apoyada por la NASA y el Proyecto Global de Clima y Energía.
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