Intensos esforços de pesquisa têm sido direcionados para estudar a conversão eletroquímica de CO₂ , um importante gás de efeito estufa, em produtos químicos e combustíveis de plataforma. O sucesso desta tecnologia pode permitir a descarbonização de algumas das maiores emissões de CO₂ emissores, incluindo indústrias de aço, cimento e produtos químicos.



O cobre é único em sua capacidade de converter CO₂ em baixas temperaturas para uma ampla gama de produtos, como monóxido de carbono, etileno e etanol em densidades de corrente industrialmente viáveis. Como resultado, há um interesse generalizado em compreender o CO₂ conversão em eletrodos de cobre como CO eficiente e estável₂ eletrolisadores.

Em um estudo recente envolvendo uma equipe multidisciplinar do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL), do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, da Universidade da Califórnia em Berkeley e do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST), os pesquisadores usaram cinética transitória química e modelagem microcinética compreender o funcionamento em escala atomística dos eletrodos de cobre durante a conversão eletroquímica do monóxido de carbono, um intermediário de reação chave no CO eletroquímico₂ conversão.

Suas descobertas foram publicadas como um artigo de acesso aberto na revista ACS Catalysis .

Usando um protocolo experimental simples envolvendo a troca repetida da alimentação de gás de argônio para monóxido de carbono, os pesquisadores descobriram que a conversão de monóxido de carbono em produtos multicarbonados pode ocorrer na mesma taxa por vários segundos, mesmo depois que a alimentação de gás é trocada de monóxido de carbono para argônio. (referido como tempo de atraso). Esta observação motivou a equipe a compreender a origem do tempo de atraso e suas implicações no projeto de catalisadores eficientes para esta importante reação.

"Nossa descoberta surpreendente deste trabalho é que a atividade catalítica efetiva da reação melhora quando há uma fração maior de sítios menos ativos [denominados sítios reservatório]. Desenvolvemos um modelo microcinético envolvendo três tipos de sítios para explicar nossas descobertas, "disse Pesquisador do LLNL e co-autor Nitish Govindarajan.

"Nossas descobertas indicam que os sítios ativos do catalisador não podem ser analisados ​​isoladamente de seus sítios vizinhos. Em vez disso, devemos considerar como toda a rede de sítios catalisadores funciona cooperativamente para estabelecer uma cadeia de fornecimento de reagentes para os sítios mais ativos", disse o co-diretor do LLNL. investigador Christopher Hahn.

Mais informações: Chansol Kim et al, Importância da diversidade e conectividade do local na redução eletroquímica de CO em Cu, Catálise ACS (2024). DOI:10.1021/acscatal.3c05904
Fornecido pelo Laboratório Nacional Lawrence Livermore