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Panorama de los desafíos de la reducción electroquímica de CO2 a ácido fórmico

El desarrollo de tecnologías sostenibles y ecológicas para la obtención de productos químicos y de energía es uno de los retos más importantes para nuestra sociedad hoy día. Estas tecnologías deben tener en cuenta la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, en el marco del acuerdo de París de 2015. En este sentido, la reducción electroquímica de CO2 a combustibles y productos químicos de importancia industrial, usando electricidad renovable, provee una prometedora vía hacia el reciclaje artificial de carbono. El paso más importante para esta tecnología es el desarrollo de catalizadores electroquímicos eficientes capaces de reducir CO2 a bajos sobrepotenciales y con alta selectividad y estabilidad.

En un reciente artículo publicado en la revista norteamericana APL Materials*, un grupo de científicos de IMDEA Energía y la Universidad de Xiamen (China) realizan una revisión bibliográfica sobre  los actuales desarrollos y entendimiento de catalizadores electroquímicos basados en metales postransicionales del bloque P (Estaño, Indio, Plomo y Bismuto) activos para la reducción de CO2. Este grupo de catalizadores electroquímicos son altamente selectivos para la reducción de CO2 a ácido fórmico, el cual es un importante portador de energía química para celdas de combustible y también un material de partida en las industrias textil y el papel. Consecuentemente, las tecnologías de reciclaje de CO2 basadas en metales del bloque P tienen gran potencial para alcanzar viabilidad industrial. El foco principal de la revisión bibliográfica es el conocimiento actual de la química de superficie, sitios activos y las relaciones actividad –estructura, así como, las estrategias para aumentar la actividad electroquímica mediante el control morfológico, la nanoestructuracion, ingeniería de defectos, dopajes y aleaciones para la modificación de la estructura electrónica de los catalizadores. Los autores reconocen que una acción multidisciplinaria para revelar el mecanismo fundamental de reacción en la superficie e interfaces es clave para el desarrollo de procesos industriales sostenibles. Tales estudios mecanísticos se pueden beneficiar de los actuales avances en la preparación de muestras bien definidas y técnicas espectroscópicas in-situ. Esto es un paso importante para el desarrollo de conclusiones claras de los trabajos experimentales, y de mejores comparaciones con cálculos teóricos que describan los sistemas electro-catalíticos.

(*) Zhenni Yang, Freddy E. Oropeza, and Kelvin H. L. Zhang. “P-block metal-based (Sn, In, Bi, Pb) electrocatalysts for selective reduction of CO2 to formateAPL Materials 8, 060901 (2020) https://doi.org/10.1063/5.0004194

Más información: Freddy E. Oropeza, Investigador Postdoctoral, Unidad de Procesos Fotoactivados, freddy.oropeza@imdea.org

Fecha: 
Miércoles, Diciembre 2, 2020