Los científicos del instituto de investigación MESA + de la Universidad de Twente han desarrollado un electrodo en forma de fibra de cobre porosa hueca que puede convertir dióxido de carbono CO 2 en monóxido de carbono CO extremadamente eficiente.En principio, la invención permite que una amplia variedad de procesos industriales, por ejemplo en la industria del acero, se hagan más sostenibles.Los investigadores han solicitado una patente sobre su invención, y los resultados de su investigación han sido publicados en la revista científica Nature Communications.
Investigadores de la Universidad de Twente han desarrollado una fibra de cobre hueca que se puede usar para convertir CO 2 en CO con una eficiencia muy alta. La fibra, que sirve como electrodo, está provista de innumerables poros diminutos. Si la fibra se coloca en un baño de agua, se aplica un potencial de voltaje y CO 2 bombeado, el CO 2 se convierte en CO a medida que pasa a través de estos poros.
Eficiencia y selectividad
El principio es sencillo, pero la eficiencia y la selectividad de la reacción son sorprendentemente altas, en parte porque el electrodo proporciona un área de superficie enorme en la que puede tener lugar la reacción. Una innovación importante es la interfaz optimizada entre el gas, el fluido y las partículas de cobre, permitiendo el suministro muy eficiente de CO 2 y eliminación del producto, CO. La conversión tiene lugar aproximadamente a diez veces la velocidad cuando se usan los electrodos de cobre más avanzados disponibles actualmente, mientras que la selectividad expresada como el porcentaje de electrones que realmente convierten CO 2 en CO es del 85%, en comparación con el 35% en los electrodos de cobre actuales.El electrodo recientemente desarrollado también funciona mejor que los electrodos hechos de metales preciosos caros como el oro o la plata.
proceso de fabricación
Las fibras se fabrican de la siguiente manera. Se añaden pequeñas partículas de cobre a una solución de polímero. Esta solución se guía a través de una pequeña hendidura en forma de anillo en un baño de agua, en el que la solución de polímero se solidifica en forma de una capa delgadafibra hueca. Luego se emplea un tratamiento térmico para eliminar el polímero y fusionar parcialmente las partículas de cobre. El resultado es una fibra de óxido de cobre. Al reaccionar con hidrógeno a alta temperatura se obtiene el producto final: una fibra de cobre hueca y porosa con un diámetrode 1,5 mm y un grosor de pared de 0,1 mm.
Debido a que esta técnica de fabricación se basa en la forma en que las membranas poliméricas de fibra hueca se construyen actualmente a gran escala, por ejemplo, para equipos de diálisis renal, los investigadores involucrados creen que será relativamente fácil producir el nuevo electrodo a escala comercial.
Aplicaciones
El método se puede usar para una amplia variedad de procesos químicos que requieren conversión de gas, en particular porque el método utilizado para fabricar las fibras también es adecuado para materiales distintos al cobre; podría aplicarse, por ejemplo, a la conversión de oxígeno en un combustibleconversión de células o hidrógeno en la producción electroquímica de amoníaco.
Los investigadores prevén particularmente un área importante de aplicación para estos electrodos de cobre en la industria del acero, donde grandes volúmenes de CO 2 se producen y se necesita CO para convertir el mineral de hierro en hierro. La aplicación de estas fibras podría conducir a un aumento gradual de la sostenibilidad en esta área. El funcionamiento de la fibra se ha demostrado en el laboratorio; trabajando junto con el Instituto paraTecnología de proceso sostenible Los investigadores ahora planean optimizar el diseño y desarrollar los métodos para adaptarse a las aplicaciones industriales.
Investigación
La investigación fue realizada por investigadores de los grupos de investigación Síntesis fotocatalítica Profesor Mul y Películas en fluidos Profesor Benes dentro del instituto de investigación MESA + de la Universidad de Twente, en colaboración con investigadores de la Química de superficie y catálisis Profesor Kopergrupo de investigación en la Universidad de Leiden. La investigación fue financiada en parte por NanoNextNL. Los resultados de la investigación se publicaron recientemente en la revista científica Nature Communications, bajo el título 'Electrodos de cobre de fibra hueca porosa tridimensional para una reducción electroquímica de dióxido de carbono eficiente y de alta velocidad'.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Twente . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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