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 Energía de la naturaleza , 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 un CO 2 reacción de reducción que da como resultado un producto deseado; el monóxido de carbono fue la elección en esta investigación. Un catalizador es cualquier cosa que acelera la velocidad de una reacción química sin ser consumida por la reacción.
"La reducción de dióxido de carbono es beneficiosa para un medio ambiente limpio y un desarrollo sostenible", dijo Feng, profesor asistente de ingeniería química. "En contraste con el CO tradicional. 2 reducción que utiliza métodos químicos a altas temperaturas con una alta demanda de energía extra, CO electroquímico 2 las reacciones de reducción se pueden realizar a temperatura ambiente usando una solución líquida. Y la electricidad requerida para el CO electroquímico 2 la reducción se puede obtener de fuentes de energía renovables 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 mostrado el potencial de reducir selectivamente el CO 2 a un producto de carbono en particular. El control de la nanoestructura es fundamental para comprender el mecanismo de reacción y para 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 químicosy productos.
"Sin embargo, debido a muchas vías de reacción posibles para diferentes productos, las reacciones de reducción de dióxido de carbono históricamente han tenido baja selectividad y eficiencia", dijo Feng. "Los electrocatalizadores necesitan promover la reacción con alta selectividad para obtener un determinado producto, monóxido de carbonoen 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. Fabricaron ftalocianina de níquel como un electrocatalizador de ingeniería molecular y descubrieron que mostraba una eficiencia superior a altas densidades de corriente para convertir CO 2 a monóxido de carbono en un dispositivo de electrodo de difusión de gas, con 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 colaborativodemuestra un catalizador de alto rendimiento para procesos ecológicos de CO electroquímico 2 reacciones de reducción. También arroja luz sobre el mecanismo de reacción de nuestro catalizador, que puede guiar el desarrollo futuro de dispositivos de conversión de energía mientras 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 de Energía Fotónico-Térmica-Eléctrica yLos dispositivos apoyaron esta investigación.
Maoyu Wang y Marcos Lucero de OSU estuvieron entre los colaboradores, que también incluyeron 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 correspondientes del estudio.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Oregon . Original escrito por Steve Lundeberg. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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