Investigadores del IIT desarrollan un electrolizador que convierte CO2 en propano

Investigadores del Instituto de Tecnología de Illinois (IIT), junto con colegas de la Universidad de Pensilvania y la Universidad de Illinois en Chicago, han desarrollado un electrolizador capaz de convertir dióxido de carbono en propano de una manera escalable y económicamente viable. Se publica un artículo sobre el trabajo en

El propano es un alcano tricarbonado (C3) ampliamente utilizado como combustible. A pesar de los avances recientes en la electrocatálisis de CO2, la producción de moléculas de C3+ directamente a partir de CO2 es un desafío debido a las altas barreras de reacción y las reacciones competitivas con los productos C1, C2 y H2.

Aquí presentamos un sistema catalítico compuesto por nanopartículas de Mo3P funcionalizadas con 1-etil-3-metilimidazolio recubiertas con un ionómero de intercambio aniónico que produce propano a partir de CO2 con una densidad de corriente de −395 mA cm−2 y una eficiencia faradaica del 91 % a −0,8 V versus electrodo de hidrógeno reversible durante 100 h en un electrolizador.

Nuestra caracterización y cálculos de la teoría funcional de la densidad sugieren que la funcionalización del imidazolio mejora las propiedades electrocatalíticas de los átomos de Mo en la superficie y favorece el camino hacia el propano al aumentar las energías de adsorción de los intermedios a base de carbono en los sitios de Mo. Nuestros resultados indican que la capa de recubrimiento de ionómero desempeña un papel crucial en la estabilización de la superficie funcionalizada con imidazolio de las nanopartículas de Mo3P durante las pruebas a largo plazo.

Ilustración de un electrolizador que utiliza un catalizador novedoso para convertir dióxido de carbono en propano. Fuente: IIT

Para garantizar una comprensión profunda de las operaciones del catalizador, el equipo empleó una combinación de métodos experimentales y computacionales. Este enfoque iluminó los elementos cruciales que influyen en la actividad, selectividad y estabilidad de la reacción del catalizador.

Una característica distintiva de esta tecnología, que contribuye a su viabilidad comercial, es la implementación de un electrolizador de flujo. Este diseño permite la producción continua de propano, evitando los inconvenientes de los métodos de procesamiento por lotes más convencionales.

Recursos

Esmaeilirad, M., Jiang, Z., Harzandi, AM et al. "Nanopartículas de Mo3P funcionalizadas con imidazolio con un recubrimiento de ionómero para la reducción electrocatalítica de CO2 a propano". Energía nacional doi: 10.1038/s41560-023-01314-8

Publicado el 19 de agosto de 2023 en Captura y conversión de carbono (CCC), Combustibles, GLP, Antecedentes del mercado | Enlace permanente | Comentarios (15)