DISEÑO COMPUTACIONAL DE ELECTROCATALIZADORES HIBRIDOS DE METAL-RADICAL ORGANICO...
DISEÑO COMPUTACIONAL DE ELECTROCATALIZADORES HIBRIDOS DE METAL-RADICAL ORGANICO PARA REACCIONES DE IMPORTANCIA SOCIOECONOMICA Y AMBIENTAL
SE ESPERA QUE LA ECONOMIA GLOBAL CONTINUE CRECIENDO EN LAS PROXIMAS DECADAS, PERO EL ENORME DESBALANCE DEL CICLO DEL CARBONO IMPLICA QUE DEBE PONERSE EN MARCHA UNA TRANSICION ENERGETICA. AUNQUE DICHA TRANSICION SEA NECESARIA, NO P...
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Descripción del proyecto
SE ESPERA QUE LA ECONOMIA GLOBAL CONTINUE CRECIENDO EN LAS PROXIMAS DECADAS, PERO EL ENORME DESBALANCE DEL CICLO DEL CARBONO IMPLICA QUE DEBE PONERSE EN MARCHA UNA TRANSICION ENERGETICA. AUNQUE DICHA TRANSICION SEA NECESARIA, NO PUEDE HACERSE DE CUALQUIER MANERA, PUES UN PASO ABRUPTO DE UNA ECONOMIA BASADA EN COMBUSTIBLES FOSILES A OTRA CON UN BALANCE NEUTRO O NEGATIVO DE CARBONO PODRIA OCASIONAR UNA PROFUNDA CRISIS A ESCALA GLOBAL. UNA RED INTERCONECTADA DE TECNOLOGIAS BASADAS EN ELECTROCATALISIS, TALES COMO CELDAS DE COMBUSTIBLE Y ELECTROLIZADORES, PUEDE DESEMPEÑAR UN PAPEL CAPITAL EN DICHA TRANSICION. DE HECHO, A PARTIR DE UNA FUENTE DE ENERGIA RENOVABLE COMO EL SOL O EL VIENTO, PUEDE GENERARSE ENERGIA ELECTRICA EN UN ELECTROLIZADOR QUE PRODUZCA H2. A SU VEZ, ESTE GAS PUEDE USARSE EN UNA CELDA DE COMBUSTIBLE PARA PRODUCIR TRABAJO ELECTRICO O EN UN ELECTROLIZADOR QUE REDUZCA CO2 A COMPUESTOS DE USO INDUSTRIAL COMO METANO, ETILENO Y ETANOL. SIN EMBARGO, ACTUALMENTE LOS MATERIALES ELECTROCATALITICOS EMPLEADOS SON COSTOSOS, ESCASOS EN LA CORTEZA TERRESTRE Y, CON FRECUENCIA, INSUFICIENTEMENTE ACTIVOS, INESTABLES Y POCO SELECTIVOS. ESTA SUMA DE FACTORES EVITADO QUE LAS TECNOLOGIAS ELECTROQUIMICAS REEMPLACEN A AQUELLAS BASADAS EN COMBUSTIBLES FOSILES. PARA SOLUCIONAR ESTOS PROBLEMAS, LA COMUNIDAD CIENTIFICA HA HECHO ENORMES ESFUERZOS ORIENTADOS A INCREMENTAR LA ACTIVIDAD MASICA DE LOS CATALIZADORES CONVENCIONALES Y AL DESARROLLO DE NUEVOS MATERIALES ELECTROCATALITICOS.EN ESTE PROYECTO COMBINAREMOS METALES Y RADICALES ORGANICOS PARA DISEÑAR TRES TIPOS DE MATERIALES HIBRIDOS: (I) RADICALES ORGANICOS SOBRE SUPERFICIES METALICAS, (II) ESTRUCTURAS BIDIMENSIONALES DE RADICALES ORGANICOS SOPORTADAS EN SUPERFICIES METALICAS, Y (III) ESTRUCTURAS ORGANOMETALICAS FORMADAS A PARTIR DE ATOMOS DE METAL, RADICALES Y CONECTORES ORGANICOS. EN CADA CASO, SE EVALUARAN MATERIALES HIBRIDOS EMPLEANDO DISTINTOS METALES, RADICALES Y CONECTORES, COMO CATALIZADORES PARA CUATRO IMPORTANTES REACCIONES DE LAS CELDAS DE COMBUSTIBLE Y LOS ELECTROLIZADORES: 1 Y 2. EVOLUCION DE HIDROGENO Y SU OXIDACION. USUALMENTE CATALIZADAS CON PLATINO, UN MATERIAL COSTOSO Y ESCASO. ESTAS REACCIONES TRANSFORMAN PROTONES Y ELECTRONES EN H2 Y VICEVERSA. 3. REDUCCION DE OXIGENO. CATALIZADA COMUNMENTE POR PT Y SUS ALEACIONES, ESTA REACCION TIENE LUGAR EN EL CATODO DE CELDAS DE HIDROGENO DE BAJA TEMPERATURA. APARTE DE LOS ALTOS COSTOS DEL CATALIZADOR, LA CINETICA LENTA DE ESTA REACCION HACE QUE LA POTENCIA GENERADA NO SEA TAN ALTA COMO DEBERIA.4. REDUCCION DE CO2. CATALIZADA HABITUALMENTE POR COBRE, QUE ES UN METAL RELATIVAMENTE ABUNDANTE, ESTA REACCION TIENE ASOCIADOS ALTOS SOBREPOTENCIALES, BAJA SELECTIVIDAD Y PROBLEMAS DE ESTABILIDAD.PARA PREDECIR SI LOS MATERIALES SON PROMETEDORES EVALUAREMOS HOLISTICAMENTE SU ACTIVIDAD, SU SELECTIVIDAD Y SU ESTABILIDAD A TRAVES DE UNA COMBINACION DE CALCULOS BASADOS EN LA TEORIA DEL FUNCIONAL DE LA DENSIDAD (DFT), SIMULACIONES DE DINAMICA MOLECULAR CLASICA Y DE PRIMEROS PRINCIPIOS, ANALISIS CON DESCRIPTORES Y MODELOS SEMIEMPIRICOS. ADEMAS, LOS MATERIALES MAS PROMISORIOS PODRIAN SER EVALUADOS EXPERIMENTALMENTE POR NUESTROS COLABORADORES. ESTE PROYECTO TENDRA IMPACTO A CORTO Y LARGO PLAZO, PUESTO QUE ESTABLECEREMOS UNA NUEVA FAMILIA DE MATERIALES HIBRIDOS, CREAREMOS UN PROTOCOLO PARA PREDECIR SU DESEMPEÑO Y LE DAREMOS INDICACIONES CLARAS Y PUNTUALES A NUESTROS COLABORADORES EXPERIMENTALES PARA LA SINTESIS DE LOS MATERIALES MAS PROMETEDORES. UIMICA COMPUTACIONAL\ESTRUCTURAS ORGANOMETALICAS (MOFS)\ESTRUCTURAS ORGANICAS COVALENTES (COFS)\RADICALES ORGANICOS\EVOLUCION / OXIDACION DE HIDROGENO\REDUCCION DE CO2\REDUCCION DE OXIGENO\SOSTENIBILIDAD\NUEVOS MATERIALES\ELECTROCATALISIS
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