| Título | Valorización catalítica y electrocatalítica de componentes del biogás a hidrógeno verde y metanol |
|---|---|
| Abreviado | CatBIO |
| Área de gestión | Proyecto |
| Comienzo | 01/09/2023 |
| Abstract | El principal objetivo del subproyecto CATBIO es la valorización catalítica y electrocatalítica de los dos principales componentes del biogás (metano y dióxido de carbono) para producir hidrógeno renovable y metanol mediante descomposición catalítica y electroreducción, respectivamente. Ambas reacciones serán llevadas usando, como materiales base, carbones dopados con heteroátomos. El subproyecto CATBIO forma parte de una estrategia integral para la valorización completa de biogás mediante una purificación y separación previas de sus componentes usando carbones dopados específicamente diseñados para la captura de CO2 en mezclas CO2/CH4. Las propiedades de estos materiales para la separación de estos gases serán determinadas mediante isotermas de adsorción a alta presión y a varias temperaturas. Una vez capturado, el CO2 será electrocatalíticamente transformado en metanol usando catalizadores metálicos de un solo átomo estabilizados en carbones dopados. En estos materiales, el átomo metálico se encuentra coordinado con heteroátomos (e.g., N) insertados en la estructura carbonosa. Esta disposición atómica es particularmente útil para vencer las limitaciones actuales de la reacción de electroreducción de CO2: baja actividad y poco control de la selectividad. Por un lado, estos materiales presentan una elevada actividad catalítica ya que la totalidad de los átomos metálicos se encuentran expuestos para la reacción. Por otro lado, la fuerte interacción entre el átomo metálico y su ambiente de coordinación permite modificar la estructura electrónica del metal de una forma significativa y con gran flexibilidad, alterando el grado de interacción del metal con los intermedios de reacción y permitiendo conducir la reacción hacia la generación selectiva de metanol. Con este fin, el presente proyecto propone una novedosa estrategia basada en la medida de la fortaleza de unión del metal con tres moléculas sencillas (i.e., CO, H2 y O2) representativas de importantes intermedios de reacción mediante microcalorimetría de adsorción. Además, el subproyecto CATBIO explorará, por primera vez, el uso de carbones dopados con heteroátomos para la conversión de metano en hidrógeno renovable de alta pureza mediante descomposición catalítica. Esta ruta permite producir hidrógeno de una manera simple (un sólo paso) y con cero emisiones de CO2 ya que el carbono sólido queda atrapado en el material poroso. El uso de carbones dopados con elementos más electronegativos (e.g., N, F) permite activar los enlaces C-H de la molécula de metano, el paso clave de la reacción. Este proyecto se espera que contribuya al desarrollo de nuevas tecnologías de captura y utilización de CO2 y de producción de hidrógeno renovable al mismo tiempo que estimule la industria del biogás ofreciendo rutas para valorizar y comercializar sus productos. |
| Entidad financiadora | |
| Importe | 157500.00 € |
| Unidad |
Materiales y Sostenibilidad Departamento de Ingeniería Programa de Doctorado en Ciencia de los Datos Programa de Doctorado en Ingeniería |
| Investigador Principal |
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