20.05.2022 - University of Pittsburgh

Nuevos catalizadores químicos sostenibles

Los ingenieros químicos muestran cómo el óxido de tungsteno puede utilizarse como catalizador en conversiones químicas sostenibles

Los ingenieros dependen de los catalizadores para una amplia gama de aplicaciones, desde la fabricación de alimentos hasta la producción química, por lo que encontrar catalizadores eficientes y respetuosos con el medio ambiente es una importante vía de investigación.

Una nueva investigación dirigida por la Escuela de Ingeniería Swanson de la Universidad de Pittsburgh podría conducir a la creación de nuevos catalizadores sostenibles basados en el óxido de tungsteno y compuestos similares.

El proyecto utilizó simulaciones computacionales para entender cómo el óxido de tungsteno interactúa con el hidrógeno a nivel molecular y los resultados se verificaron mediante experimentos de laboratorio.

Un artículo que detalla los hallazgos apareció recientemente en la portada del Journal of the American Chemical Society (JACS) y fue encabezado por un equipo del Departamento de Ingeniería Química y del Petróleo: El candidato a doctorado Evan V. Miu, el profesor asistente James McKone y el profesor asociado y becario de la Facultad de Alumnos del Bicentenario Giannis Mpourmpakis.

"El óxido de tungsteno es un catalizador que puede utilizarse para acelerar las conversiones químicas sostenibles utilizando la luz solar o la electricidad renovable. Este compuesto químico tiene una forma única de interactuar con los átomos de hidrógeno que lo hace especialmente bueno para participar en reacciones químicas en las que se necesita producir o utilizar hidrógeno", dijo Mpourmpakis.

"Los tipos de reacciones químicas que más nos entusiasman incluyen el uso del hidrógeno para tomar dióxido de carbono -el principal culpable del calentamiento global- y convertirlo en combustibles y productos químicos útiles", añadió McKone.

Mientras que la mayoría de los catalizadores sólo interactúan con moléculas como el hidrógeno en su superficie, el óxido de tungsteno también puede insertar el hidrógeno en su red cristalina tridimensional. La modelización avanzada de los investigadores pudo demostrar que este proceso tiene un gran impacto en lo que realmente ocurre en la superficie del catalizador.

El trabajo abre la posibilidad de diseñar toda una nueva familia de catalizadores basados en el óxido de tungsteno y compuestos similares, utilizando el enfoque computacional del equipo para predecir sus propiedades catalíticas.

"No es exagerado decir que podemos trazar una línea recta entre la sutil ciencia contenida en este estudio y la posibilidad de reinventar una enorme franja de la fabricación de productos químicos para hacerla más sostenible desde el punto de vista medioambiental", dijo McKone. "Podemos diseñar catalizadores que suministren hidrógeno de la forma adecuada para realizar conversiones químicas que funcionen con agua y electricidad con la misma eficacia que lo que hacemos hoy en día con los combustibles fósiles".

Este proyecto fue una colaboración entre el laboratorio CANELa de Mpourmpakis y el laboratorio McKone, donde la autora principal, Miu, es una becaria de posgrado de la NSF que trabaja en la unión de la catálisis térmica y la eléctrica mediante la aplicación de métodos experimentales y computacionales.

"Trabajar con los profesores Mpourmpakis y McKone me ha dado una oportunidad increíble de trabajar en la interfaz de la teoría y el experimento", dijo Miu. "Estas perspectivas complementarias nos ayudaron a comprender en profundidad cómo los bronces de óxido metálico catalizan el hidrógeno, y estamos entusiasmados por aplicar nuestros hallazgos y dar pasos significativos hacia procesos químicos más sostenibles."

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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