Nuestro grupo combina electroquímica, ingeniería de materiales y caracterización espectroscópica y microscópica in situ para dilucidar los principios de diseño orientados al descubrimiento y desarrollo de nuevos electrocatalizadores para la conversión de energía renovable, así como para la producción de combustibles y productos químicos sostenibles.

La electrocatálisis desempeña un papel clave en las tecnologías de conversión y almacenamiento de energía renovable. El descubrimiento y desarrollo de nuevos materiales que actúen como catalizadores activos, estables y selectivos sigue siendo un gran reto para muchas reacciones electrocatalíticas de importancia. Nuestra investigación tiene como objetivo abordar este reto mediante el estudio de la estructura de los sitios catalíticamente activos a escala atómica, el desarrollo de nanomateriales electrocatalizadores avanzados y la obtención de una comprensión mecanística de las reacciones de conversión energética relevantes.

Algunas de nuestras principales líneas de investigación se centran en:

Electrocatálisis para la producción de hidrógeno renovable y aplicaciones en pilas de combustible

La electrólisis del agua acoplada a fuentes de energía renovable permite la conversión directa de electricidad limpia en energía química en forma de moléculas de hidrógeno. Nuestro grupo investiga nuevos electrocatalizadores para la reacción de evolución de oxígeno, una reacción clave que determina la eficiencia energética de los electrolizadores de agua.

Las pilas de combustible convierten la energía química del hidrógeno o de combustibles líquidos directamente en electricidad. Nuestra investigación en reducción de oxígeno ha dado lugar a avances significativos, como el descubrimiento de nuevos electrocatalizadores. Asimismo, investigamos nuevos materiales catalíticos para la oxidación de combustibles líquidos como el ácido fórmico.

Reducción electroquímica de dióxido de carbono en combustibles y productos químicos renovables

El uso de electricidad renovable para convertir gases de efecto invernadero como el CO₂ en combustibles y productos químicos limpios resulta muy prometedor. Nos interesa la ingeniería de la estructura del material de electrodo a escala atómica, así como la composición del electrolito, con el fin de comprender y ajustar las relaciones estructura-actividad-selectividad en la electrocatálisis de CO₂. Nuestro objetivo es diseñar de forma racional electrocatalizadores altamente eficientes para la reducción de CO₂ en combustibles y productos químicos renovables.

Activación electroquímica y oxidación parcial de metano

La activación electroquímica del metano y su conversión directa a metanol resultan muy atractivas: una reacción ideal que permitiría convertir un gas de efecto invernadero en un valioso combustible líquido, in situ y en un dispositivo ideal, impulsado por electricidad renovable. Sin embargo, la activación sostenible del enlace C-H y la conversión directa de metano a metanol en condiciones ambientales siguen constituyendo grandes retos científicos fundamentales. En el marco de la ERC Consolidator Grant ATOMISTIC, nos proponemos dilucidar los principios de diseño y desvelar las relaciones estructura-reactividad-selectividad, los mecanismos de reacción y la estructura a escala atómica de los materiales catalíticos.

Caracterización espectroscópica y microscópica in situ y operando de nanomateriales

Comprender, visualizar e ingeniar los sitios activos bajo condiciones de reacción es esencial para diseñar catalizadores activos, estables y selectivos. Combinamos métodos electroquímicos con espectroscopía vibracional in situ, como la espectroscopía Raman y la espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier, espectrometría de masas en línea, cromatografía de gases, microscopía de sonda de barrido in situ y estudios de rayos X basados en sincrotrón in situ/operando. Las investigaciones in situ son fundamentales para dilucidar los principios de diseño y desvelar las relaciones estructura-propiedad, los mecanismos de reacción y la estructura a escala atómica de los materiales electrocatalizadores.