Catalizador de cobre estable para la conversión de CO2
El CO2puede ser convertido eléctricamente en materias primas para su uso industrial. Pero, hasta ahora, no existían catalizadores lo suficientemente estables y duraderos como para hacer la conversión.
Un nuevo catalizador para la conversión de CO2 en químicos o combustibles ha sido desarrollado por investigadores en la Ruhr-Universität Bochum y la Universidad de Duisburg-Essen. Han optimizado catalizadores de cobre ya existentes para mejorar su selectividad y estabilidad a largo plazo.
Los resultados han sido descritos por el Dr. Yanfang Song y el Profesor Wolfgang Schuhmann del Centro de Electroquímica de Bochum con la Profesora Corina Andronescu del grupo de Química Técnica III de Duisburg-Essen en el diario "Angewandte Chemie".
El boro estabiliza al catalizador de cobre
El dióxido de carbono puede ser convertido en compuestos de carbono de mayor tamaño que son útiles como químicos base en industria o como combustibles. Diversos investigadores persiguen el objetivo de convertir el gas climático electroquímicamente con la ayuda de energías renovables. Esto no sólamente crearía productos útiles; sino que también podrían servir como almacenamiento de energías renovables. El cobre ha probado ser un catalizador prometedor para esta conversión, pero debe estar parcialmente cargado positivamente, lo cual es un problema.
El electrodo de difusión de gas se probó en esta celda de medición. El cromatógrafo de gases detecta los productos. Foto por: João Junqueira.
Bajo condiciones de reacción normales, el cobre se neutraliza rápidamente desde su estado positivamente cargado, lo cual es desfavorable para la formación de más de dos átomos de carbono, desactivando el catalizador.
El equipo de Bochum y Duisburg-Essen entonces modificó el catalizador con la adición de boro. Los investigadores probaron diferentes radios de boro y cobre y determinaron la composición óptima para favorecer la formación de compuestos de más de dos átomos de carbono. También demostraron que el nuevo catalizador Boro-Cobre puede ser operado en densidades de corriente necesarias para su aplicación en escala industrial.
El Zinc previene la corrosión
Los investigadores implementaron el sistema en forma de un electrodo difusor de gas en el cual un catalizador sólido cataliza la reacción electroquímica entre las fases líquida y gaseosa. Es importante que suficiente dióxido de carbono se disuelva en la rango entre estas dos fases. Los científicos tuvieron éxito en esto utilizando un aglutinante especial.
Otro problema es mantener la estabilidad del sistema a largo plazo. Por ejemplo, la corrosión de los electrodos debe ser evitada. Para ello, los químicos integraron algo conocido como ánodo expiatorio, compuesto de zinc. El elemento se escogió debido a que este es menos noble que el cobre, de manera que tiene tendencia a reaccionar antes que este, corroyéndose el zinc y dejando el cobre intacto.
"La combinación de un material de catalizador selectivo y activo en un electrodo de difusión de gas y la adición del zinc como estabilizante es un importante paso hacia el uso de CO2 para la síntesis de químicos base," resume Wolfgang Schuhmann.
Fuentes: Phys.org, Ruhr-Universität Bochum