Investigadores de la Universidad de Liverpool han logrado un hito importante en la conversión de dióxido de carbono (CO).2) entre combustibles preciosos y productos químicos, lo que marca un paso importante hacia una economía neta cero sostenible
En un artículo de investigación publicado en la revista Dr. químicaEl equipo informa sobre un proceso pionero catalizado por plasma para la hidrogenación de CO2 en metanol a temperatura ambiente y presión atmosférica.
Este avance aborda las limitaciones de la catálisis térmica tradicional, que a menudo requiere altas temperaturas y presiones, lo que resulta en bajas emisiones de CO.2 Conversión y rendimiento de metanol.
El novedoso proceso utiliza un catalizador bimetálico de Ni-Co en un reactor de plasma no térmico para lograr una impresionante selectividad en un solo paso del 46% para metanol y 24% de CO.2 Conversión a 35 °C y 0,1 MPa.
El plasma no térmico, un gas ionizado que contiene electrones energéticos y especies reactivas, puede activar fuertes enlaces químicos de moléculas inertes como el CO.2Facilitar reacciones químicas en condiciones de luz.
Además, los sistemas modulares basados en plasma se pueden encender y apagar instantáneamente, lo que proporciona una gran flexibilidad para utilizar electricidad renovable intermitente para la producción descentralizada de combustibles y productos químicos.
El profesor Jin Tu, catedrático de catálisis de plasma en la Universidad de Liverpool, dijo: “Nuestro trabajo muestra que la catálisis de plasma proporciona una solución flexible y descentralizada para el CO2 Hidrogenación a partir de metanol en condiciones ambientales. Nuestra reciente evaluación tecnoeconómica también muestra que este proceso puede reducir significativamente los costos de capital en comparación con el CO catalítico térmico tradicional.2El proceso de conversión de metanol proporciona una ruta viable para utilizar fuentes de energía renovables para producir combustibles sintéticos”.
La caracterización in situ del infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR) acoplada a plasma y los cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) revelan que la interfaz bimetálica Ni-Co es el principal sitio activo para la síntesis de metanol, con CO2 La adsorción y la hidrogenación mediante el proceso ally-Rydal (ER) producen una variedad de intermedios. Además, tanto la ruta del formiato como la del carboxilo desempeñan papeles importantes en la formación de metanol, mientras que se ha demostrado que el cambio inverso de agua-gas (RWGS) y la ruta de hidrogenación de CO son menos favorables en el sitio de Ni-Co. El control preciso de los sitios de Ni-Co en catalizadores bimetálicos promueve la adsorción asimétrica de CO y es muy prometedor para adaptar el peso de cada vía de reacción.2 moléculas en la interfaz bimetálica, modificando así efectivamente la distribución del producto.
Este estudio subraya el importante potencial de la catálisis de plasma como tecnología de electrificación emergente para CO sostenible2 Conversión y producción de combustible. La capacidad de realizar estas reacciones en condiciones ambientales utilizando un sistema de plasma modular y escalable representa una opción atractiva para la industria química.
Además, los sistemas basados en plasma pueden funcionar con electricidad renovable intermitente, lo que aumenta el potencial para la producción descentralizada de combustibles y productos químicos.
Este trabajo pionero es un paso importante en el campo del CO catalítico.2 Ofrece vías prometedoras para futuras investigaciones y aplicaciones industriales para abordar los desafíos de la transformación y un futuro sostenible.
El equipo de investigación de la Universidad de Liverpool es líder en catálisis plasmática y también ha realizado avances pioneros en la conversión catalítica plasmática de CO.2 Para otros combustibles y productos químicos. Por ejemplo, han desarrollado procesos de plasma prometedores para CO2 Metanización y conversión de biogás a metanol en un solo paso y ha presentado tres patentes PCT en esta área.