Un paso importante hacia el reciclaje de CO2 Los átomos de carbono deben unirse para producir combustibles sostenibles, y un sistema de fotosíntesis artificial desarrollado en la Universidad de Michigan puede combinar dos de ellos en hidrocarburos con una eficiencia notable en el campo.

Este sistema produce etileno con una eficiencia, rendimiento y longevidad comparables a otros sistemas de fotosíntesis artificiales. El etileno es un hidrocarburo comúnmente utilizado en los plásticos, por lo que un uso directo de este sistema es recolectar dióxido de carbono que de otro modo se liberaría a la atmósfera para fabricar plásticos.

“La eficiencia, o actividad y estabilidad, es entre cinco y seis veces mejor que la de la reducción convencional de etileno a partir de energía solar o dióxido de carbono impulsado por la luz”, dijo Zitian Mi, profesor de la Universidad de Ingeniería Eléctrica e Informática. para.” Michigan y autor correspondiente del estudio. Síntesis de la naturaleza.

“El etileno es en realidad el compuesto orgánico más producido en el mundo. Pero normalmente se produce con petróleo y gas, a alta temperatura y presión, que emite todo el CO.2“

El objetivo a largo plazo es unir largas cadenas de átomos de carbono e hidrógeno para crear un combustible líquido que pueda transportarse fácilmente. Parte del desafío es eliminar todo el oxígeno del CO.2 como fuente de carbono y el agua, H2O, como fuente de hidrógeno.

El dispositivo absorbe luz a través de dos tipos de semiconductores: un bosque de nanocables de nitruro de galio, cada uno de sólo 50 nanómetros (unos pocos cientos de átomos) de ancho, y la base de silicio sobre la que fueron cultivados. La reacción que convierte el agua y el dióxido de carbono en etileno tiene lugar en grupos de cobre, cada uno de los cuales contiene unos 30 átomos, sobre nanocables.

Los nanocables se sumergen en agua enriquecida con dióxido de carbono y se exponen a la misma cantidad de luz que el sol al mediodía. La energía de la luz libera electrones que dividen el agua cerca de la superficie de los nanocables de nitruro de galio. Produce hidrógeno para alimentar la reacción del etileno pero también oxígeno, que es absorbido por el nitruro de galio para formar óxido de nitruro de galio.

El cobre es bueno para retener hidrógeno y capturar el carbono en dióxido de carbono, convirtiéndolo en monóxido de carbono. Con la inyección de energía del hidrógeno y la luz en la mezcla, el equipo cree que dos moléculas de monóxido de carbono se unen al hidrógeno. Se cree que la reacción se completa en la interfaz entre el cobre y el óxido de nitruro de galio, donde se eliminan dos átomos de oxígeno y el agua se reemplaza por tres átomos de hidrógeno en la explosión.

El equipo descubrió que el 61 por ciento de los electrones libres que los semiconductores producían con la luz participaban en la reacción para producir etileno. Si bien un catalizador diferente basado en plata y cobre logró una eficiencia similar de aproximadamente el 50%, necesitaba funcionar en un fluido a base de carbono y solo podía funcionar durante unas pocas horas antes de degradarse. Por el contrario, el dispositivo del equipo de Michigan funcionó durante 116 horas sin aceleración, y el equipo utilizó dispositivos similares durante 3000 horas.

Esto se debe en parte a la relación sinérgica entre el nitruro de galio y el proceso de división del agua: la adición de oxígeno mejora el catalizador y permite el proceso de autocuración. Las limitaciones de la longevidad del dispositivo se explorarán en trabajos futuros.

Al final, el dispositivo produjo etileno a un ritmo cuatro veces mayor que los sistemas competidores más cercanos.

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Fuente: Uco Digital