Una vía prometedora para el futuro de la energía limpia es almacenarla en forma de combustibles a base de carbono producidos a partir de fuentes renovables, permitiendo efectivamente el uso limpio de combustibles líquidos como la gasolina. Un primer paso es la electrólisis del dióxido de carbono enoxígeno y monóxido de carbono, que pueden transformarse posteriormente en combustibles líquidos. Pero los catalizadores actuales que forman CO no son lo suficientemente selectivos o demasiado caros para ser viables industrialmente. Los científicos de la EPFL han desarrollado un catalizador abundante en la Tierra basado en nanocables de óxido de cobremodificado con óxido de estaño. Una configuración del sistema impulsado por energía solar que utiliza este catalizador fue capaz de dividir el CO 2 con una eficiencia del 13,4%. El trabajo se publica en Nature Energy, y se espera que ayude a los esfuerzos mundiales para producir sintéticamente combustibles a base de carbono a partir de CO 2 y agua
La investigación fue realizada por el laboratorio de Michael Grätzel en EPFL. Grätzel es conocido mundialmente por la invención de las células solares sensibilizadas por colorantes "células Grätzel". El nuevo catalizador, desarrollado por el estudiante de doctorado Marcel Schreier, postdoc Jingshan Luo, y varios compañeros de trabajo, se hacen depositando capas atómicas de óxido de estaño en nanocables de óxido de cobre.El óxido de estaño suprime la generación de productos secundarios, que comúnmente se observan a partir de catalizadores de óxido de cobre, lo que lleva a la producción única de CO en la electroreducciónde CO 2 .
El catalizador se integró en un CO 2 sistema de electrólisis y conectado a una célula solar de triple unión GaInP / GaInAs / Ge para hacer un CO 2 foto-electrolizador. Es importante destacar que el sistema utiliza el mismo catalizador que el cátodo que reduce el CO 2 al CO y al ánodo que oxida el agua a oxígeno a través de lo que se conoce como la "reacción de evolución de oxígeno". Los gases se separan con una membrana bipolar. Utilizando solo materiales abundantes en la Tierra para catalizar ambas reacciones, este diseño mantiene el costo deel sistema bajo.
El sistema pudo convertir selectivamente CO 2 a CO con una eficiencia de 13.4% usando energía solar. El catalizador también alcanzó una eficiencia Faradaica de hasta 90%, que describe cuán eficientemente se transfiere la carga eléctrica al producto deseado en un sistema de electrocatálisis como el desarrollado aquí ".El trabajo establece un nuevo punto de referencia para el CO impulsado por energía solar 2 reducción ", dice Luo.
"Esta es la primera vez que se demuestra un catalizador tan bi-funcional y de bajo costo", agrega Schreier. "Muy pocos catalizadores, excepto los costosos, como el oro y la plata, pueden transformar selectivamente el CO 2 para CO en agua, que es crucial para aplicaciones industriales "
Este trabajo se llevó a cabo en colaboración con el Laboratorio de Procesamiento Sostenible y Catalítico de Jeremy Luterbacher en EPFL. Fue financiado por Siemens AG y una beca Marie Skłodowska-Curie del Séptimo Programa Marco de la Unión Europea. Incluyó una contribución de Abengoa Researchen España.
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Materiales proporcionado por Ecole Polytechnique Federale de Lausanne EPFL . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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