A utilização direta da água como fonte de átomos e moléculas de hidrogênio é fundamental para a evolução do ecossistema e da indústria. No entanto, a água líquida é um doador de elétrons desfavorável para a formação dessas espécies de hidrogênio devido à sua inércia redox.



Um grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Wang Feng e Assoc. Jia Xiuquan do Instituto de Física Química de Dalian (DICP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS), em colaboração com o grupo do Prof. Richard N. Zare da Universidade de Stanford, realizou a formação de hidrogênio por eletrificação de contato em microgotículas óleo-água interfaces e sua regulação. O estudo foi publicado no Journal of the American Chemical Society .

Foi demonstrado que as microgotículas de água possuem um alto campo elétrico na interface das microgotículas, o que é suficiente para ionizar OH ^- produzir elétrons livres espontaneamente. A transferência de carga subsequente pode levar a uma variedade de reações essenciais de hidrogenação.

Neste estudo, os pesquisadores encontraram uma separação acentuada de cargas entre microgotículas de óleo-água de diferentes tamanhos por meio de atomização. Em comparação com microgotículas de água pura, a separação de carga de microgotículas aquosas oleosas foi melhorada devido à extração de elétrons mediada por óleo de microgotículas pulverizadas, promovendo assim a geração de espécies de hidrogênio. A formação de hidrogênio foi proposta para ocorrer por eletrificação de contato e neutralização de carga nas interfaces de microgotículas óleo-água.

Este mecanismo foi verificado pela adição de surfactantes para romper as interfaces água-óleo, o que suprimiu tanto a separação de cargas quanto a atividade de evolução do hidrogênio.

Além disso, os pesquisadores descobriram que as espécies redutoras de hidrogênio poderiam levar ainda mais a uma emissão in-situ de CO₂ processo de hidrogenação executado em temperatura normal para formação seletiva de CO usando água como fonte de hidrogênio.

Grandes quantidades de recursos hídricos estão sujeitas à poluição causada por derramamentos de petróleo, descarga de águas residuais oleosas, etc. A tecnologia tradicional de tratamento de águas residuais resulta sempre em emissões significativas de carbono. Este estudo indicou que é possível realizar a reciclagem de águas residuais contendo óleo pulverizando uma emulsão óleo-água para gerar H₂ da água, o que poderia transformar o processo de tratamento de águas residuais oleosas numa via viável de sequestro de carbono.

Mais informações: Xuke Chen et al, Microgotículas de óleo-água pulverizadas como fonte de hidrogênio, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI:10.1021/jacs.4c01455
Informações do diário: Jornal da Sociedade Americana de Química

Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências