A importância da "neutralidade de carbono" está crescendo mais do que nunca, pois as mudanças climáticas causadas pelo aquecimento global ameaçam até mesmo o direito humano de viver. A República da Coreia declarou "neutralidade carbónica até 2050" e está a envidar esforços para reduzir as emissões de gases com efeito de estufa. Para alcançar a neutralidade de carbono, juntamente com a produção de hidrogênio verde que reduz a geração de dióxido de carbono, a tecnologia CCU que utiliza o dióxido de carbono já gerado é essencial.
Para que essas duas tecnologias sejam eficazes na redução das emissões de gases de efeito estufa, a energia utilizada deve ser reduzida aumentando a atividade do eletrodo de oxidação da água, que induz uma reação eletroquímica. Para este fim, foram feitas tentativas para entender a estrutura eletrônica da superfície do catalisador enquanto a reação continua. No entanto, devido à dificuldade em realizar um experimento em condições de ultra-alto vácuo (UHV), ele foi estimado apenas indiretamente por meio de cálculos computacionais.

No Instituto de Ciência e Tecnologia da Coréia (KIST), o Dr. Hyung-Suk Oh e o Dr. Woong Hee Lee do Clean Energy Research Center e o Dr. Keun Hwa Chae do Advanced Analysis and Data Center desenvolveram um raio-X suave baseado espectroscopia de absorção baseada em um acelerador de radiação (linha de luz 10D XAS KIST) pela primeira vez na Coréia. KIST anunciou que esta pesquisa desenvolveu uma nova estratégia para fabricar eletrodos observando e analisando a estrutura eletrônica da superfície durante a reação do eletrodo de oxidação da água aplicado à "produção de hidrogênio e conversão de dióxido de carbono".

A equipe de pesquisa descobriu que o cobalto geral foi reconstruído durante a reação, medindo a estrutura eletrônica e os estados de rotação da superfície do eletrodo usando espectroscopia de absorção de raios X suave baseada em acelerador sob a condição UHV. Termodinamicamente, o cobalto é propenso a estar em um estado de oxidação tetravalente sob condições de oxidação, e sua atividade de oxidação da água é muito baixa. É necessário manter um estado de oxidação trivalente para manter alta atividade de oxidação da água, que o processo desenvolvido pela equipe de pesquisa permite obter o estado de oxidação 3,2 e alta atividade. O eletrodo desenvolvido possui uma área de superfície eletroquímica 1.000 vezes maior em comparação com um eletrodo de cobalto comercial e 10 vezes o desempenho de produção de hidrogênio quando aplicado a um sistema real de eletrólise de água.

Dr. Oh diz que "ao desenvolver uma espectrometria de absorção de raios X suave operando com base em um acelerador de radiação, demos um passo adiante na compreensão das propriedades dos materiais catalisadores e melhorando seu desempenho. Esta é uma tecnologia essencial para a fotossíntese artificial, e Espera-se que seja de grande ajuda para melhorar o desempenho do eletrodo de oxidação da água, que é uma tecnologia importante para a produção de hidrogênio verde e reconstrução eletroquímica."

A pesquisa foi publicada em Nature Communications . + Explorar mais

Sistema de eletrodos de grande área de alto desempenho desenvolvido para fotossíntese artificial