Los investigadores del Departamento de Química de la UNC-Chapel Hill están utilizando semiconductores para recolectar y convertir la energía del sol en compuestos de alta energía que tienen el potencial de producir combustibles amigables con el medio ambiente.
En el artículo, "La terminación metilo del silicio tipo p permite el CO fotoelectroquímico selectivo2reducción mediante un catalizador molecular de rutenio",publicadoenCartas de Energía ACS, los investigadores explican cómo utilizan un proceso llamado terminación metilo que utiliza un compuesto orgánico simple de un átomo de carbono unido a tresátomos de hidrógenomodificar la superficie del silicio, un componente esencial encélulas solares, para mejorar su rendimiento en la conversión de dióxido de carbono en monóxido de carbono utilizando la luz solar.
La investigación se basó en un proceso llamado fotosíntesis artificial, que imita cómo las plantas usan la luz solar para convertir el dióxido de carbono en moléculas ricas en energía.
El dióxido de carbono es un importante gas de efecto invernadero que contribuye al cambio climático.Al convertirlo en monóxido de carbono, que es un gas de efecto invernadero menos dañino y un componente básico para combustibles más complejos, los investigadores dijeron que podrían mitigar potencialmente el impacto ambiental de las emisiones de dióxido de carbono.
"Un desafío conenergía solares que no siempre está disponible cuando más lo necesitamos", afirmó Gabriella Bein, primera autora del artículo y estudiante de doctorado en química. "Otro desafío es queelectricidad renovable, así depaneles solares, no proporciona directamente las materias primas necesarias para fabricar productos químicos.Nuestro objetivo es almacenar energía solar en forma decombustibles líquidosque se puede utilizar más adelante."
Los investigadores utilizaron un catalizador molecular de rutenio con una pieza de silicio químicamente modificado, llamado fotoelectrodo, que facilitó la conversión de dióxido de carbono en monóxido de carbono utilizando energía luminosa sin producir subproductos no deseados, como gas hidrógeno, lo que hizo que el proceso fuera más eficiente para convertir carbono.dióxido en otras sustancias.
Jillian Dempsey, coautora del artículo y profesora distinguida de Bowman y Gordon Gray, dijo que cuando realizaron experimentos en una solución llena de dióxido de carbono, descubrieron que podían producir monóxido de carbono con una eficiencia del 87%, es decir, el sistema que utilizaLos fotoelectrodos de silicio modificados son comparables o mejores que los sistemas que utilizan electrodos metálicos tradicionales, como el oro o el platino.
Además, el fotoelectrodo de silicio utilizó 460 milivoltios menos de energía eléctrica para producir una reacción que si se utilizara sólo electricidad.Dempsey calificó esto de significativo porque el proceso utiliza la recolección directa de luz para complementar o compensar la energía necesaria para impulsar la reacción química que convierte el dióxido de carbono en monóxido de carbono.
"Lo interesante es que normalmente las superficies de silicio producen gas hidrógeno en lugar de monóxido de carbono, lo que hace que sea más difícil producirlo a partir dedióxido de carbono", dijo Dempsey.
"Al utilizar esta superficie especial de silicio terminada en metilo, pudimos evitar este problema. Modificando lasilicioLa superficie hace que el proceso de conversión de CO2enmonóxido de carbonomás eficiente y selectivo, lo que podría ser realmente útil para producir combustibles líquidos a partir de la luz solar en el futuro".Más información:
Gabriella P. Bein et al, La terminación metilo del silicio tipo p permite el CO fotoelectroquímico selectivo2Reducción mediante un catalizador molecular de rutenio,Cartas de Energía ACS(2024).DOI: 10.1021/acsenergylett.4c00122Citación:
Investigadores de química modifican la tecnología solar para producir un gas de efecto invernadero menos dañino (2024, 2 de abril)recuperado el 2 de abril de 2024de https://techxplore.com/news/2024-04-chemistry-solar-technology-greenhouse-gas.html
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