Si bien las hojas artificiales son prometedoras como una forma de eliminar el dióxido de carbono, un potente gas de efecto invernadero, de la atmósfera, hay un "lado oscuro de las hojas artificiales que se ha pasado por alto durante más de una década", según MeeneshSingh, profesor asistente de ingeniería química en la Universidad de Illinois en Chicago College of Engineering.
Las hojas artificiales funcionan al convertir el dióxido de carbono en combustible y el agua en oxígeno utilizando la energía del sol. Los dos procesos tienen lugar por separado y simultáneamente a cada lado de una célula fotovoltaica: el oxígeno se produce en el lado "positivo" de la célula.y el combustible se produce en el lado "negativo".
Singh, quien es el autor correspondiente de un nuevo artículo en Materiales de energía aplicada de ACS dice que las hojas artificiales actuales son tremendamente ineficientes. Terminan convirtiendo solo el 15% del dióxido de carbono que absorben en combustible y liberan el 85% de este, junto con el gas oxígeno, de vuelta a la atmósfera.
"Las hojas artificiales que tenemos hoy en día no están realmente listas para cumplir su promesa como soluciones de captura de carbono porque no capturan tanto dióxido de carbono y, de hecho, liberan la mayoría del gas de dióxido de carbono del que absorbenel lado 'positivo' que evoluciona con el oxígeno ", dijo Singh.
La razón por la cual las hojas artificiales liberan tanto dióxido de carbono a la atmósfera tiene que ver con dónde va el dióxido de carbono en la celda fotoelectroquímica.
Cuando el dióxido de carbono ingresa a la célula, viaja a través del electrolito de la célula. En el electrolito, el dióxido de carbono disuelto se convierte en aniones de bicarbonato, que viajan a través de la membrana hacia el lado "positivo" de la célula, donde se produce oxígeno.El lado de la célula tiende a ser muy ácido debido a la división del agua en gas oxígeno y protones. Cuando los aniones de bicarbonato interactúan con el electrolito ácido en el lado anódico de la célula, se produce dióxido de carbono y se libera con gas oxígeno.
Singh señaló que se puede observar un fenómeno similar de liberación de dióxido de carbono en la hoja artificial en la cocina cuando el bicarbonato de sodio solución de bicarbonato se mezcla con vinagre solución ácida para liberar una efervescencia de burbujas de dióxido de carbono.
Para resolver este problema, Singh, en colaboración con los investigadores de Caltech Meng Lin, Lihao Han y Chengxiang Xiang, diseñaron un sistema que utiliza una membrana bipolar que evita que los aniones de bicarbonato lleguen al lado "positivo" de la hoja mientras neutraliza el protónproducido
La membrana colocada entre los dos lados de la célula fotoelectroquímica mantiene el dióxido de carbono alejado del lado ácido de la hoja, evitando que escape a la atmósfera. Las hojas artificiales que utilizan esta membrana especializada convirtieron del 60% al 70% del carbonodióxido que tomaron en combustible.
"Nuestro hallazgo representa otro paso para hacer realidad las hojas artificiales al aumentar la utilización de dióxido de carbono", dijo Singh.
A principios de este año, Singh y sus colegas publicaron un artículo en ACS Sustainable Chemistry & Engineering, donde propusieron una solución a otro problema con las hojas artificiales: los modelos actuales usan dióxido de carbono a presión de los tanques, no de la atmósfera.
Propuso otra membrana especializada que permitiría a las hojas capturar dióxido de carbono directamente de la atmósfera. Singh explica que esta idea, junto con los hallazgos reportados en esta publicación actual sobre el uso de más de las capturas de dióxido de carbono, debería ayudar a hacer hojas artificialestecnología completamente implementable.
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Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Chicago . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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