Crean unha célula solar que converte o CO2 en combustible

Buscar

Susbcrición Newsletter

Introducir e-mail

Arquivo mensual

Investigadores da Universidade de Illinois deseñaron unha célula solar que converte de forma barata e eficiente o CO2 directamente en combustible hidrocarburo, usando só a luz solar.

O achado, que se detalla nun artigo publicado en 'Science', foi financiado pola Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos e o Departamento de Enerxía de Estados Unidos. Os autores presentaron unha solicitude de patente provisional.

A diferenza das células solares convencionais, que converten a luz solar en electricidade que deben almacenarse en baterías pesadas, o novo dispositivo fai esencialmente o traballo das plantas, converter dióxido de carbono atmosférico en combustible, solucionando dous problemas cruciais á vez.

Unha granxa solar con esas "follas artificiais" podería eliminar cantidades significativas de carbono da atmosfera e producir combustible de alta densidade enerxética de xeito eficiente. "A nova célula solar fotovoltaica é fotosintética", di o autor principal do estudo, Amin Salehi-Khojin, profesor asistente de Enxeñería Mecánica e Industrial na UIC.

"En lugar de producir enerxía nunha insostible ruta unidireccional a partir de combustibles fósiles en gas de efecto invernadoiro, agora podemos inverter o proceso e reciclar o carbono atmosférico en combustible usando luz solar", subliña.

Mentres que as plantas producen combustible en forma de azucre, a folla artificial subministra gas de síntese, unha mestura de gas de hidróxeno e monóxido de carbono. O gas de síntese ou sintegas pódense queimar directamente ou converterse en combustible diésel ou outros combustibles de hidrocarburos.

A capacidade de converter o CO2 en combustible a un custo comparable a un galón de gasolina faría que os combustibles fósiles quedasen obsoletos. As reaccións químicas que converten CO2 en formas consumibles de carbono chámanse reaccións de redución, o contrario da oxidación ou a combustión.

Os enxeñeiros estiveron a explorar diferentes catalizadores para impulsar a redución de CO2, pero ata agora estas reaccións foron ineficientes e baséanse en custosos metais preciosos como a prata. "O que necesitabamos era unha nova familia de produtos químicos con propiedades extraordinarias", di Salehi-Khojin.

Salehi-Khojin e os seus compañeiros de traballo centráronse nunha familia de compostos nanoestruturados chamados dicalcogenuros de metais de transición -TMDCs-- como catalizadores, vinculándoos cun líquido iónico non convencional como electrólito dentro dun de dous compartimentos dunha célula electroquímica de tres eléctrodos.

Mil veces máis rápido

O mellor de varios catalizadores estudados resultou ser diselenuro de tungsteno. "O novo catalizador é máis activo e máis capaz de romper os enlaces químicos do dióxido de carbono", apunta o investigador posdoutoral de UIC Mohammad Asadi, primeiro autor do artigo de 'Science'.

De feito, detalla, o novo catalizador é mil veces máis rápido que os catalizadores de metais nobres e ao redor de 20 veces máis barato. Outros investigadores utilizaron catalizadores TMDC para producir hidróxeno por outros medios, pero non por redución de CO2. O catalizador non puido sobrevivir á reacción.

"Os sitios activos do catalizador envelénanse e oxidan", describe Salehi-Khojin. O grande avance, ao seu xuízo, é utilizar un fluído iónico denominado etil-metilimidazolio tetrafluoroborato, mesturado con auga ao 50-50. "A combinación de auga e o líquido iónico forma un co-catalizador que preserva sitios activos do catalizador baixo duras condicións de reacción de redución", engade Salehi-Khojin.

A folla artificial da UIC componse de dúas células fotovoltaicas de silicio de tripla unión de 18 centímetros cadrados para recoller a luz; un sistema de co-catalizador de diselenuro de tungsteno e líquido iónico no lado do cátodo; e óxido de cobalto no electrólito de fosfato de potasio no lado do ánodo.

Cando a luz de cen vatios por metro cadrado -preto da intensidade media que alcanza a superficie da Terra -- dá enerxía á célula, o hidróxeno e o monóxido de carbono burbullan dende o cátodo, mentres que se producen ións de osíxeno e hidróxeno libres no ánodo.

"Os ións de hidróxeno difúndense a través dunha membrana para o lado do cátodo, para participar na reacción de redución de dióxido de carbono,", explica Asadi. A tecnoloxía debería ser adaptable, non só para o seu uso a grande escala, como parques solares, senón tamén para aplicacións a pequena escala, segundo Salehi-Khojin.

(Fonte: EP)