Resumen de Production of solar fuels by photoelectrochemical conversion of carbon dioxide
La conversión de CO2 en productos de valor añadido con energías renovables resulta interesante para mitigar las emisiones de este. La conversión foto/electroquímica es atractiva por su eficiencia energética y su enorme potencial para aplicaciones industriales. La producción de ácido fórmico (HCOOH) a partir de la reducción de CO2 aparece como una vía alternativa para su comercialización. Sin embargo, se requieren catalizadores estables y selectivos que trabajen a bajo sobre potencial. Además, el diseño de la celda es crítico para mejorar el transporte de masa de CO2 y obtener elevadas eficiencias de conversión.
En este trabajo se estudió en un primer lugar el diseño y la comprensión de los parámetros operativos de una celda de flujo electroquímica: caudales y potenciales de electrodo. Para la reducción de CO2 sobre el cátodo, se emplearon dos electrodos diferentes de difusión de gas preparados por electrodeposición: Sn-GDE y Cu-GDE. Se estableció un valor de operación óptimo para controlar la selectividad a HCOOH. Se estudió también la reacción complementaria en el ánodo (evolución de O2), empleando nanopartículas de óxido de Mn-Co para reemplazar el elevado coste del catalizador de óxido de Ir-Ta. Finalmente, se montó una celda fotoelectroquímica de flujo que permitió la inclusión de TiO2 nanorods como fotoánodo. El voltaje total de la celda se redujo alrededor 1/3 alcanzando una eficiencia energética del 70 %. El rendimiento de conversión de energía solar a combustible (STF) fue de 0,25%. Los resultados demuestran que se puede lograr una eficiencia optimizada del sistema con un fotoánodo que tiene una buena estabilidad y un cátodo que favorece la transferencia de masa de CO2.
La celda de flujo fotoelectroquímica desarrollada en este trabajo permite almacenar energía de fuentes de electricidad intermitentes (eólica y/o solar) de una manera sostenible, con el consiguiente avance en una economía circular de CO2.
