A termografia infravermelha (IR) é usada para determinar a temperatura de organismos e objetos com alta precisão, sem interferir no sistema. Uma única imagem obtida com uma câmera infravermelha pode capturar a mesma quantidade de informações que centenas a milhões de sensores de temperatura ao mesmo tempo. Adicionalmente, câmeras infravermelhas modernas podem atingir frequências de aquisição rápidas de mais de 50 Hz, que permite a investigação de fenômenos dinâmicos com alta resolução.

Agora, os cientistas da EPFL projetaram um reator que pode usar a termografia infravermelha para visualizar as reações dinâmicas da superfície e correlacioná-las com outros métodos de análise rápida de gás para obter uma compreensão holística da reação em condições que mudam rapidamente. A pesquisa foi liderada por Robin Mutschler e Emanuele Moioli no laboratório de Andreas Züttel (EPFL e Empa) e eles colaboraram com pesquisadores da Universidade Politécnica de Milão.

Os cientistas aplicaram seu método para reações de superfície catalíticas entre dióxido de carbono e hidrogênio, incluindo a reação de Sabatier, que pode ser usado para produzir metano sintético a partir de energia renovável, combinando CO ₂ da atmosfera e H2 da divisão da água, permitindo assim a síntese de combustíveis sintéticos renováveis ​​com propriedades semelhantes às de seus equivalentes fósseis, razão pela qual a reação de Sabatier tem atraído muita atenção recentemente. Um catalisador é necessário na reação de Sabatier para ativar o CO relativamente inerte ₂ como um reagente.

Em particular, os pesquisadores da EPFL se concentraram na investigação de fenômenos de reação dinâmica que ocorrem durante a ativação da reação em diferentes estados iniciais do catalisador.

"A reação no catalisador é favorecida por uma superfície hidrogenada enquanto uma exposição ao CO ₂ envenena o catalisador e inibe uma ativação de reação rápida, "diz Mutschler.

"Graças a esta nova abordagem, poderíamos visualizar novos fenômenos de reação dinâmica nunca antes observados, "diz Moioli.

Em seu trabalho, eles mostraram o catalisador trabalhando e respondendo às mudanças na composição do gás de alimentação e durante sua ativação a partir de diferentes estados iniciais em tempo real pela primeira vez. Por meio de seus resultados, a inicialização da reação e o comportamento de ativação são agora mais bem compreendidos e podem levar a projetos de reator e catalisador otimizados para melhorar o desempenho desses sistemas de reator trabalhando em condições dinâmicas.

Isso é crucial, pois a energia renovável normalmente fornece energia e reagentes estocasticamente e, portanto, os reatores que convertem energia renovável em combustíveis devem ser adaptados para funcionar em condições dinâmicas sob certas circunstâncias.