Los científicos de la Universidad de Cornell han reelaborado la ecuación de Cottrell de 120 años para comprender las reacciones que sufre el dióxido de carbono cuando se somete a electroquímica, con el objetivo de convertir el gas en productos útiles. Los investigadores creen que la ecuación clásica puede ayudar a los electroquímicos a controlar las reacciones para crear productos deseables como etileno, etano o etanol, convirtiendo efectivamente un problema ambiental en un recurso renovable.
Científicos de la Universidad de Cornell han revisado una ecuación electroquímica centenaria, la ecuación de Cottrell, para ayudar a convertir el dióxido de carbono atmosférico en un producto funcional y en la gestión de los gases de efecto invernadero.
Esta ecuación, que lleva el nombre del químico Frederick Gardner Cottrell, quien la ideó en 1903, ahora sirve como una herramienta valiosa para los investigadores modernos. Al aplicar la electroquímica en un entorno de laboratorio controlado, los científicos pueden obtener una comprensión más clara de las diversas interacciones que puede experimentar el dióxido de carbono.
La reducción electroquímica del dióxido de carbono ofrece la oportunidad de convertir el gas de un pasivo ambiental en una materia prima para productos químicos o como un medio para almacenar electricidad renovable en forma de enlaces químicos, como lo hace la naturaleza.
Su trabajo ha sido publicado en la revista catalizador ACS.
dijo la autora principal Rileigh Casebolt DiDomenico, estudiante de doctorado en ingeniería química en la Universidad de Cornell bajo la supervisión del profesor Tobias Hanrath.
«Si tenemos un mejor control sobre la reacción, entonces podemos hacer lo que queramos, cuando queramos hacerlo», dijo DiDomenico. «La ecuación de Cottrell es la herramienta que nos ayuda a llegar allí».
La ecuación permite al investigador definir y controlar parámetros experimentales para tomar dióxido de carbono y convertirlo en productos de carbono útiles como etileno, etano o etanol.
Muchos investigadores hoy en día usan métodos computacionales avanzados para proporcionar una imagen atómica detallada de los procesos en la superficie del catalizador, pero estos métodos a menudo implican varias suposiciones sutiles, lo que complica la comparación directa con los experimentos, dijo el autor principal Tobias Hanrath.
«La belleza de esta antigua ecuación es que hay muy pocas suposiciones», dijo Hanrath. «Si pones datos empíricos, obtienes una mejor idea de la verdad. Es un viejo clásico. Esa es la parte que pensé que era hermosa».
«Debido a que es más antigua», dijo DiDomenico, «la ecuación de Cottrell era una técnica olvidada. Es la electroquímica clásica. Solo traerla de vuelta al frente de la mente de las personas fue genial. Y creo que esta ecuación ayudará a otros electroquímicos a estudiar sus propios sistemas».
Referencia: «Información mecanicista sobre la formación de dióxido de carbono y productos de dióxido de carbono en la reducción electroquímica de dióxido de carbono: el papel de la transferencia de carga en cadena y las reacciones químicas» por Reilly Caspolte de Domenico, Kelsey Levine, Lila Remanis, Hector de Abroena y Tobias Hanrath, 27 de marzo de 2023 y catalizador ACS.
DOI: 10.1021/acscatal.2c06043
El estudio fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias, una Beca para Graduados del Instituto de Sistemas de Energía de Cornell-Corning y la Iniciativa de Aprendizaje de Ingeniería de Cornell.
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