A pesquisa da Universidade de Liverpool pode ajudar os cientistas a desbloquear todo o potencial das novas tecnologias de energia limpa.

Encontrar maneiras sustentáveis ​​de substituir os combustíveis fósseis é uma das principais prioridades dos pesquisadores em todo o mundo. O dióxido de carbono (CO2) é um produto residual extremamente abundante que pode ser convertido em subprodutos ricos em energia, como o monóxido de carbono. Contudo, esse processo precisa ser muito mais eficiente para funcionar de maneira global, escala industrial.

Os eletrocatalisadores têm se mostrado promissores como uma forma potencial de atingir essa "mudança radical" de eficiência necessária na redução de CO2, mas os mecanismos pelos quais operam são frequentemente desconhecidos, tornando difícil para os pesquisadores projetar novos de maneira racional.

Nova pesquisa publicada em Catálise Natural por pesquisadores do Departamento de Química da Universidade, em colaboração com o Beijing Computational Science Research Center e o STFC Rutherford Appleton Laboratory, demonstra uma técnica de espectroscopia baseada em laser que pode ser usada para estudar a redução eletroquímica de CO2 in-situ e fornecer insights muito necessários sobre essas vias químicas complexas.

Os pesquisadores usaram uma técnica chamada espectroscopia Vibrational Sum-Frequency Generation (VSFG) juntamente com experimentos eletroquímicos para explorar a química de um catalisador específico chamado Mn (bpy) (CO) 3Br, que é um dos eletrocatalisadores de redução de CO2 mais promissores e intensamente estudados.

Usando VSFG, os pesquisadores foram capazes de observar intermediários-chave que só estão presentes na superfície do eletrodo por um período muito curto - algo que não foi alcançado em estudos experimentais anteriores.

Em Liverpool, o trabalho foi realizado pelo Grupo Cowan, uma equipe de pesquisadores que estuda e desenvolve novos sistemas catalíticos para a produção sustentável de combustíveis.

Dra. Gaia Neri, que fazia parte do time de Liverpool, disse:"Um grande desafio no estudo de eletrocatalisadores in situ é ter que discriminar entre a única camada de moléculas intermediárias de vida curta na superfície do eletrodo e o 'ruído' circundante das moléculas inativas na solução.

"Mostramos que o VSFG torna possível acompanhar o comportamento até de espécies de vida curta no ciclo catalítico. Isso é empolgante, pois oferece aos pesquisadores novas oportunidades para entender melhor como os eletrocatalisadores operam, que é um próximo passo importante para comercializar o processo de conversão eletroquímica de CO2 em tecnologias de combustível limpo. "

Na sequência desta pesquisa, a equipe agora está trabalhando para melhorar ainda mais a sensibilidade da técnica e está desenvolvendo um novo sistema de detecção que permitirá uma melhor relação sinal-ruído.

O artigo 'Detecção de intermediários catalíticos na superfície de um eletrodo durante a redução de dióxido de carbono por um catalisador abundante em terra' é publicado em Catálise Natural .