Una nueva herramienta para convertir el dióxido de carbono

Una nueva herramienta para convertir el dióxido de carbono

Los científicos de la Universidad de Cornell han reutilizado la ecuación de Cottrell de 120 años para comprender las reacciones que sufre el dióxido de carbono cuando se somete a electroquímica, con el objetivo de convertir el gas en productos útiles. Los investigadores creen que la ecuación clásica puede ayudar a los electroquímicos a controlar las reacciones para crear productos deseables como etileno, etano o etanol, convirtiendo de manera efectiva un problema ambiental en un recurso renovable.

Los científicos de la Universidad de Cornell han revisado una ecuación electroquímica centenaria, la ecuación de Cottrell, para ayudar a convertir el dióxido de carbono atmosférico en un producto funcional y gestionar este gas de efecto invernadero.

Esta ecuación, que lleva el nombre del químico Frederick Gardner Cottrell, quien la inventó en 1903, es ahora una herramienta invaluable para los investigadores de hoy. Al aplicar la electroquímica en un entorno de laboratorio controlado, los científicos pueden comprender mejor las diversas reacciones que puede sufrir el dióxido de carbono.

La reducción electroquímica del dióxido de carbono presenta una oportunidad para convertir el gas de un pasivo ambiental en una materia prima para productos químicos o una forma de almacenar electricidad renovable en forma de enlaces químicos, como lo hace la naturaleza.

Su trabajo ha sido publicado en la revista catálisis ACS.

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«Para el dióxido de carbono, cuanto mejor comprendamos las vías de reacción, mejor podremos controlar la reacción, que es lo que queremos a largo plazo», dijo la autora principal Rileigh Casebolt DiDomenico, estudiante de doctorado en ingeniería química en Cornell bajo la supervisión del profesor Tobias Hanrath.

«Si tenemos un mejor control sobre la reacción, entonces podemos hacer lo que queramos, cuando queramos hacerlo», dijo DiDomenico. «La ecuación de Cottrell es la herramienta que nos ayuda a llegar allí».

La ecuación permite a un investigador identificar y controlar parámetros experimentales para tomar dióxido de carbono y convertirlo en productos de carbono útiles como etileno, etano o etanol.

Muchos investigadores hoy en día usan métodos computacionales avanzados para proporcionar una imagen atomística detallada de los procesos en la superficie del catalizador, pero estos métodos a menudo implican varias suposiciones matizadas, lo que dificulta la comparación directa con los experimentos, dijo el autor principal Tobias Hanrath.

“La magnificencia de esta vieja ecuación es que hay muy pocas suposiciones”, dijo Hanrath. “Si pones datos experimentales, obtienes un mejor sentido de la verdad. Es un viejo clásico. Esta es la parte que me pareció hermosa.

DiDomenico dijo: “Debido a que es más antigua, la ecuación de Cottrell ha sido una técnica olvidada. Es electroquímica clásica. Ponerlo en primer plano en la mente de las personas ha sido genial. Y creo que esta ecuación ayudará a otros electroquímicos a estudiar sus propios sistemas.

Referencia: «Información mecanicista sobre la formación de productos de CO y C2 en la reducción electroquímica de CO2: el papel de la transferencia de carga secuencial y las reacciones químicas» por Rileigh Casebolt DiDomenico, Kelsey Levine, Laila Reimanis, Héctor D. Abruña y Tobias Hanrath, 27 de marzo de 2023 , catálisis ACS.
DOI: 10.1021/acscatal.2c06043

El estudio fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias, una beca para graduados del Instituto de Sistemas de Energía de Cornell-Corning y la Iniciativa de Aprendizaje de Ingeniería de Cornell.

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