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Los avances en la tecnología láser abren nuevas perspectivas para un combustible y una energía más limpios

MEDIOAMBIENTELos avances en la tecnología láser abren nuevas perspectivas para un combustible y una energía más limpios

Los científicos han desarrollado una tecnología láser que podría abrir caminos para tecnologías de energía y combustibles limpios en el futuro.

Necesitamos urgentemente formas sostenibles y respetuosas con el medio ambiente para reemplazar los combustibles fósiles, el petróleo y el gas natural. El dióxido de carbono (CO2) es un producto de desecho abundante producido por todas las actividades y fuentes que dependen de los combustibles fósiles. Aproximadamente 35 mil millones de toneladas métricas de dióxido de carbono se liberan anualmente a la atmósfera de nuestro planeta como un producto de desecho de plantas de energía, vehículos e instalaciones industriales que generan electricidad en todo el mundo. Para mitigar los efectos del CO2 en el clima global, este CO2 desperdiciado podría convertirse en utilizable energía como el monóxido de carbono y otras fuentes energéticas. Por ejemplo, reaccionar con agua CO2 produce gas hidrógeno rico en energía, cuando reacciona con hidrógeno produce sustancias químicas útiles como hidrocarburos o alcohol. Estos productos podrían utilizarse para diversos fines y también a escala industrial mundial.

Los electrocatalizadores son catalizadores que participan en reacciones electroquímicas, cuando se produce una reacción química pero también interviene la energía eléctrica. Por ejemplo, el catalizador correcto puede ayudar a hacer reaccionar hidrógeno y oxígeno para producir agua de manera controlada; de lo contrario, será solo una mezcla aleatoria de dos gases. O incluso para producir electricidad quemando hidrógeno y oxígeno. Los electrocatalizadores modifican o aumentan la velocidad de las reacciones químicas sin que ellos mismos se consuman en la reacción. En el contexto del CO2, los electrocatalizadores se consideran relevantes y prometedores en términos de lograr un 'cambio escalonado' de eficiencia en la reducción de CO2 como se desea.

Desafortunadamente, el mecanismo exacto de cómo funcionan estos electrocatalizadores no se comprende completamente y sigue siendo un desafío importante diferenciar entre capas de moléculas intermedias de vida corta con el "ruido" de moléculas inactivas en la solución. Esta comprensión limitada del mecanismo plantea dificultades en cualquier posible alteración en el diseño de electrocatalizadores.

Los científicos de la Universidad de Liverpool, Reino Unido, han demostrado un lásertécnica de espectroscopia basada en la reducción electroquímica de dióxido de carbono in situ en su estudio publicado en Catálisis de la naturaleza. Utilizaron la espectroscopia de generación de frecuencia suma vibratoria o VSFG por primera vez junto con experimentos electroquímicos para explorar un catalizador (Mn (bpy) (CO) 3Br) que se considera un electrocatalizador de reducción de CO2 prometedor. Se observó por primera vez el comportamiento de intermediarios cruciales que están presentes en el ciclo catalítico de una reacción durante un intervalo muy corto. La tecnología VSFG permite seguir el comportamiento y el movimiento de incluso especies de vida extremadamente corta en un ciclo catalítico y, por lo tanto, nos ayuda a comprender cómo funcionan los electrocatalizadores. Entonces, se comprende el comportamiento exacto de cómo operan los electrocatalizadores en una reacción química.

Este estudio proporciona información sobre algunas de las complejas vías químicas y puede permitirnos crear nuevos diseños para electrocatalizadores. Los investigadores ya están investigando cómo mejorar la sensibilidad de esta técnica y están desarrollando un nuevo sistema de detección para una mejor relación señal / ruido. Este enfoque podría ayudar a abrir vías para una combustible limpio y acumular más potencial para energia limpia. Con el tiempo, tal proceso debe ampliarse industrialmente para lograr una mayor eficiencia a nivel comercial. El manejo de grandes volúmenes de CO2 producido a partir de plantas de combustión de combustibles fósiles requerirá un avance industrial.

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{Puede leer el trabajo de investigación original haciendo clic en el enlace DOI que figura a continuación en la lista de fuentes citadas}

Fuentes)

Neri G y col. 2018. Detección de intermedios catalíticos en la superficie de un electrodo durante la reducción de dióxido de carbono por un catalizador con abundancia de tierra. Catálisis de la naturalezahttps://doi.org/10.17638/datacat.liverpool.ac.uk/533

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Equipo SCIEU
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