es.wedoany.com Noticia: El Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Lawrence Berkeley National Laboratory), en colaboración con investigadores de la Universidad de California en Berkeley (UC Berkeley) y del Instituto Nacional de Física Química y Biofísica de Estonia (National Institute of Chemical Physics and Biophysics), ha observado en tiempo real el proceso completo de conversión de dióxido de carbono en carbono sólido en sal fundida a 500 °C (932 °F). Los resultados se publicaron en la revista Nature Communications.
Esta tecnología se basa en el principio de la electrólisis de sal fundida. La sal líquida mantenida a alta temperatura conduce electricidad entre dos electrodos; cuando el dióxido de carbono entra en la sal fundida, la corriente eléctrica elimina sus átomos de oxígeno, y la reacción de reducción deposita carbono sólido puro en el cátodo. Anteriormente, observar este proceso a escala molecular era casi imposible, porque la sal líquida caliente es altamente corrosiva y destruye rápidamente los componentes ópticos de laboratorio estándar. Para ello, el equipo de investigación diseñó una celda de reacción especial equipada con lentes resistentes al calor, lo que permitió que un microscopio personalizado capturara datos visuales de forma continua a 500 °C durante el funcionamiento de la celda.
La grabación en tiempo real mostró que la transformación química ocurre en dos etapas distintas. El dióxido de carbono no se convierte directamente en carbono sólido, sino que primero forma un estado químico intermedio antes de depositarse en el electrodo. Los investigadores probaron diferentes mezclas de sales y materiales de electrodos, y descubrieron que la reacción básica de dos pasos se mantenía constante en todas las combinaciones, pero que cambiar los materiales alteraba la estructura física del carbono depositado: diferentes superficies de electrodos y químicas de sales hacían que los átomos de carbono se organizaran en distintas configuraciones geométricas. El control de la estructura física es el avance tecnológico clave de este estudio. El grafito de grado batería requiere una orientación cristalina muy específica; en las baterías de vehículos eléctricos, las capas de carbono deben estar uniformemente espaciadas para que los iones portadores de energía puedan deslizarse suavemente entre ellas. Dado que cambiar los materiales de entrada altera la disposición final del carbono, los científicos pueden ajustar el sistema en consecuencia para producir grafito de grado batería.
Mike Whittaker, científico del Laboratorio Berkeley que participó en el proyecto, señaló que este es un avance importante dentro de un esfuerzo más amplio para sintetizar materiales clave y materiales para baterías mediante sales fundidas. Indicó que, si el proceso pudiera operarse a temperaturas más bajas con sales económicas, podría implementarse en muchos lugares y generar suficiente grafito para ingresar a la cadena de suministro de baterías. Sin embargo, aún existen desafíos de ingeniería antes de lograr una operación a escala industrial. El sistema actual requiere un suministro continuo de energía para mantener la sal en estado líquido a 500 °C. El equipo concluyó que los próximos pasos incluyen determinar la combinación óptima de sales fundidas, materiales de electrodos, temperatura y voltaje para preparar materiales de carbono como el grafito, así como ampliar la capacidad del método hasta niveles utilizables industrialmente. Escalar desde la celda de reacción microscópica hasta un reactor de tamaño completo requiere gestionar cuidadosamente el flujo de gas, la distribución térmica y la densidad de corriente en superficies de electrodos más grandes. Si se superan estos obstáculos operativos, la tecnología podría suministrar grafito sintético utilizando directamente las emisiones industriales capturadas.
