Ao longo do último século, as atividades humanas levaram à rápida deterioração do meio ambiente na Terra, com efeitos prejudiciais, como mudanças climáticas e aumento do CO₂ . Muitos cientistas em todo o mundo têm tentado conceber novas tecnologias e soluções que possam ajudar a resolver esses problemas ambientais existentes.
Uma possível maneira de reduzir a presença de CO₂ na atmosfera é elaborar estratégias eficazes para reciclar CO₂ e convertê-lo em combustíveis líquidos ou outros materiais industriais, de preferência usando eletricidade produzida de forma sustentável. Para fazer isso, no entanto, os pesquisadores devem ser capazes de produzir produtos altamente valiosos a partir do CO₂ em densidades de corrente em escala industrial usando uma pequena quantidade de energia elétrica.

Pesquisadores da Universidade de Wuhan introduziram recentemente uma nova estratégia que pode ser usada para sintetizar etileno, um gás hidrocarboneto inflamável, a partir de CO₂ e água pura. Essa estratégia, apresentada em um artigo publicado na Nature Energy , envolve o uso de ionômeros bifuncionais, um polímero reativo, como eletrólitos poliméricos para ativar CO₂ e possibilitar sua eficiente co-eletrólise com água para produzir etileno.

"Muito CO₂ eletrolisadores em desenvolvimento usam eletrólitos líquidos (soluções KOH, por exemplo), mas o uso de eletrólitos de polímeros em estado sólido pode, em princípio, melhorar a eficiência e realizar a co-eletrólise de CO₂ e água pura, evitando problemas de corrosão e consumo de eletrólitos", escreveram Wenzheng Li e seus colegas em seu artigo. meio Ambiente."

Para sintetizar etileno a partir de CO_2, Li e seus colegas usaram um eletrólito de polímero alcalino (APE), que pode reduzir a diferença entre cátodos e ânodos para menos de dezenas de micrômetros em arquiteturas de montagem de eletrodos de membrana (MEAs). Isso pode, por sua vez, reduzir a chamada perda ôhmica interna (ou seja, queda de tensão causada pela transferência de elétrons em circuitos ou movimento de íons através de eletrólitos e membranas), melhorando a eficiência de conversão de energia da tecnologia em altas densidades de corrente.

"Usamos ionômeros bifuncionais como eletrólitos poliméricos que não são apenas ionicamente condutores, mas também podem ativar CO₂ na interface catalisador-eletrólito e favorecem a síntese de etileno, enquanto funcionam em água pura", Li e seus colegas escreveram em seu artigo. "Especificamente, usamos amônia quaternária poli(éter éter cetona) (QAPEEK), que contém grupos carbonila no cadeia polimérica, como o eletrólito bifuncional."

O eletrólito de polímero proposto por Li e seus colegas pode superar significativamente os eletrólitos líquidos, que estão integrados na maioria dos CO₂ eletrolisadores, pois poderia melhorar a eficiência energética dos dispositivos. Mais notavelmente, a equipe conseguiu tornar o ionômero usado bifuncional, para que fosse ionicamente condutor e ativasse CO_2, interferindo com a reação necessária para reduzi-lo a etileno.

Os pesquisadores avaliaram seu eletrólito integrando-o em um eletrolisador rodando em CO₂ e água pura. Nesses testes, eles descobriram que o eletrólito polimérico aumentou a seletividade do etileno para 50%, mesmo na ausência de um ambiente fortemente alcalino.

"O eletrolisador rodando em CO₂ e a água pura apresenta uma densidade de corrente total de 1.000 mA cm ⁻² em tensões de célula tão baixas quanto 3,73 V. Em 3,54 V", Li e seus colegas escreveram em seu artigo. "O etileno é produzido com a densidade de corrente parcial em escala industrial de 420 mA cm ⁻² sem qualquer consumo de eletrólitos."

O trabalho recente desta equipe de pesquisadores abre novas possibilidades para a conversão de CO₂ em etileno em escala industrial. No futuro, poderia inspirar abordagens semelhantes para sintetizar hidrocarbonetos ou outros gases industriais de CO₂ usando eletrólitos poliméricos alcalinos. + Explorar mais

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