CatBIO
Proyecto
01/09/2023
El principal objetivo del subproyecto CATBIO es la valorizaci¢n catal¡tica y electrocatal¡tica de los dos principales componentes del biog s (metano y di¢xido de carbono) para producir hidr¢geno renovable y metanol mediante descomposici¢n catal¡tica y electroreducci¢n, respectivamente. Ambas reacciones ser n llevadas usando, como materiales base, carbones dopados con hetero tomos. El subproyecto CATBIO forma parte de una estrategia integral para la valorizaci¢n completa de biog s mediante una purificaci¢n y separaci¢n previas de sus componentes usando carbones dopados espec¡ficamente dise¤ados para la captura de CO2 en mezclas CO2/CH4. Las propiedades de estos materiales para la separaci¢n de estos gases ser n determinadas mediante isotermas de adsorci¢n a alta presi¢n y a varias temperaturas. Una vez capturado, el CO2 ser electrocatal¡ticamente transformado en metanol usando catalizadores met licos de un solo tomo estabilizados en carbones dopados. En estos materiales, el tomo met lico se encuentra coordinado con hetero tomos (e.g., N) insertados en la estructura carbonosa. Esta disposici¢n at¢mica es particularmente £til para vencer las limitaciones actuales de la reacci¢n de electroreducci¢n de CO2: baja actividad y poco control de la selectividad. Por un lado, estos materiales presentan una elevada actividad catal¡tica ya que la totalidad de los tomos met licos se encuentran expuestos para la reacci¢n. Por otro lado, la fuerte interacci¢n entre el tomo met lico y su ambiente de coordinaci¢n permite modificar la estructura electr¢nica del metal de una forma significativa y con gran flexibilidad, alterando el grado de interacci¢n del metal con los intermedios de reacci¢n y permitiendo conducir la reacci¢n hacia la generaci¢n selectiva de metanol. Con este fin, el presente proyecto propone una novedosa estrategia basada en la medida de la fortaleza de uni¢n del metal con tres mol‚culas sencillas (i.e., CO, H2 y O2) representativas de importantes intermedios de reacci¢n mediante microcalorimetr¡a de adsorci¢n. Adem s, el subproyecto CATBIO explorar , por primera vez, el uso de carbones dopados con hetero tomos para la conversi¢n de metano en hidr¢geno renovable de alta pureza mediante descomposici¢n catal¡tica. Esta ruta permite producir hidr¢geno de una manera simple (un s¢lo paso) y con cero emisiones de CO2 ya que el carbono s¢lido queda atrapado en el material poroso. El uso de carbones dopados con elementos m s electronegativos (e.g., N, F) permite activar los enlaces C-H de la mol‚cula de metano, el paso clave de la reacci¢n. Este proyecto se espera que contribuya al desarrollo de nuevas tecnolog¡as de captura y utilizaci¢n de CO2 y de producci¢n de hidr¢geno renovable al mismo tiempo que estimule la industria del biog s ofreciendo rutas para valorizar y comercializar sus productos.
AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION
157500 €
Departamento de Ingeniería
Materiales y Sostenibilidad
Programa de Doctorado en Ingeniería
Instituto de Investigación Loyola Energía, Tecnología y Sostenibilidad