Captura y concentración de CO2 electroquímico estable con oxígeno con quinonas utilizando aditivos alcohólicos

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química

Sus antecedentes:

• Los métodos actuales de captura y concentración de CO2 consumen mucha energía debido a los ciclos térmicos y a los límites de eficiencia de Carnot.
• El CCC electroquímico (eCCC) ofrece mayores eficiencias teóricas, pero a menudo es sensible al oxígeno, lo que dificulta su aplicación práctica.
• Los portadores de redox moleculares existentes requieren una modificación para la estabilidad del oxígeno, lo que puede reducir la unión al CO2.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un sistema electroquímico de captura de CO2 estable con el oxígeno.
• Identificar portadores moleculares de redox con potenciales de reducción positivos de la pareja O2/O2-redox.
• Para superar las limitaciones en la afinidad de unión al CO2 al modificar los portadores de redox para obtener potenciales de funcionamiento más suaves.

Principales métodos:

• Se han utilizado aditivos alcohólicos para desplazar anodicamente el potencial de reducción de la 2,3,5,6-tetraclorp-benzoquinona (TCQ).
• Interacciones de enlace de hidrógeno intermolecular investigadas entre TCQ y aditivos de alcohol, correlacionadas con el pKa de alcohol.
• Se ha demostrado un ciclo completo de eCCC utilizando TCQ y etanol en gases de combustión aeróbicos simulados.

Principales resultados:

• Se logra un desplazamiento anódico de hasta 350 mV en el potencial de reducción de TCQ utilizando aditivos de alcohol, lo que confiere estabilidad de oxígeno.
• Identificó el etanol como el aditivo óptimo, mejorando tanto el potencial de reducción como la constante de unión al CO2.
• Demostró un requerimiento de energía de ~ 21 kJ/mol para la concentración de CO2, el doble de la eficiencia de los sistemas de aminas térmicas de última generación.

Conclusiones:

• Desarrolló un método generalizable utilizando aditivos donantes de enlaces de hidrógeno para adaptar las propiedades redox para eCCC.
• El sistema TCQ-etanol proporciona una vía estable en oxígeno y altamente eficiente para la captura de CO2.
• Este enfoque tiene un potencial significativo para el avance de las tecnologías de captura de carbono.