I+D: Combinación de la reducción electroquímica de CO2 con procesos industriales

"El CO₂ es ya parte integrante de muchos procesos industriales, como el reformado del gas natural, la producción de óxido de etileno y la combustión de oxicombustible", explica el profesor Ulf-Peter Apfel, jefe del departamento de Electrosíntesis de Fraunhofer UMSICHT y del grupo de investigación de Química Inorgánica de la Universidad del Ruhr de Bochum. "En estos procesos, el CO₂ se presuriza inmediatamente después o se comprime a presiones más altas para su almacenamiento y transporte. La despresurización de estosflujos de CO₂ para su uso enla electrólisis de CO₂ dificulta la integración de las tecnologías electrolíticas y conlleva más pérdidas de energía."

Para evitar este paso, los investigadores han desarrollado un reactor de hueco cero para la electrólisis de CO₂ que puede funcionar con una presión diferencial de hasta 40 bares.

Se basa en un nuevo diseño e incluye, entre otras cosas, una nueva membrana de intercambio de protones mecánicamente estable con una fina capa superior aniónica. Este nuevo sistema permite la producción de bloques de carbono a presiones diferenciales de 40 bar(g) y, al mismo tiempo, simplifica el diseño del electrolizador, ya que sólo se utiliza agua pura en el ánodo.

Otros aspectos destacados:

• La presión diferencial aumenta la selectividad del producto CO hasta el 81% a una densidad de corriente de 500 mA cm(-2) .
• El reactor puede funcionar con un excedente de CO₂ muy bajo, de modo que hasta el 25 por ciento del CO₂ utilizado actualmente puede reducirse a la oficina de conformidad en una sola pasada.
• Alta selectividad del producto de CO cuando se opera con la membrana de intercambio protónico modificada y agua pura como anolito - incluso a altas densidades de corriente por encima de 300 mA cm-2.

"Al operar a presiones diferenciales, el sistema mejora significativamente las tasas de conversión y la estabilidad, haciendo que el proceso sea más sostenible y eficaz", resume Ulf-Peter Apfel. "Estos avances permiten integrar laconversión de CO₂ en las industrias químicas existentes y fomentan una mayor innovación en la tecnología de catalizadores y reactores, promoviendo métodos de producción química más respetuosos con el medio ambiente."

Los resultados completos de los investigadores pueden leerse en el artículo "Differential Pressure CO₂ Electrolysis Opens the Way for Direct Coupling to Industrial Processes" en la revista "Chem Catalysis"

Finalmente, cabe destacar queya se ha solicitado la patente del nuevo diseño de reactor. La tecnología también se utilizará en el proyecto "Leuna 100".