p Para neutralizar com eficácia as mudanças climáticas e atender aos crescentes requisitos globais de energia, os humanos devem mudar drasticamente seus métodos de geração de energia. Novos catalisadores para uma conversão de energia neutra em carbono podem ser de grande ajuda para enfrentar esses desafios, facilitando a mudança para o uso de fontes de energia renováveis. p Abordagens eletrolíticas, que convertem energia elétrica em energia potencial química, são particularmente promissores para o desenvolvimento de catalisadores para reduzir o CO ₂ . Essas abordagens são geralmente baseadas no uso de substâncias aquosas que são baratas, prontamente disponíveis e seguros para o meio ambiente. Além disso, eles normalmente funcionam em temperaturas e pressões ambientes.

p Alguns dos eletrocatalisadores mais comuns usados ​​para habilitar o CO ₂ reações de redução são metais preciosos, metais básicos, óxidos de metal, dichalcogenetos metálicos e catalisadores moleculares. Esses catalisadores, bem como outros testados em estudos anteriores, frequentemente vêm com limitações cruciais que impedem sua implementação em grande escala. Por exemplo, eles podem ser muito caros, ao mesmo tempo, exibindo baixa eficiência energética e estabilidades eletroquímicas insatisfatórias.

p Pesquisadores da Universidade de Stanford desenvolveram recentemente uma nova estratégia de design que pode ajudar a superar algumas dessas limitações, permitindo a fabricação de interfaces catalíticas seletivas e ainda robustas para eletrocatalisadores heterogêneos que poderiam reduzir o CO ₂ para C ₂ oxigenados. Sua abordagem para projetar esses eletrocatalisadores foi apresentada e descrita em um artigo publicado por Nature Energy .

p "Nós relatamos um princípio de projeto para a criação de uma interface catalítica seletiva, porém robusta, para eletrocatalisadores heterogêneos na redução de CO ₂ para C ₂ oxigena, demonstrado pelo ajuste racional de um conjunto de nanodiamantes dopados com nitrogênio (N-ND) e nanopartículas de cobre, "escreveram os pesquisadores em seu artigo.

p Em seu estudo, a equipe de Stanford mostrou essencialmente como uma interface catalítica pode ser montada pela incorporação de nanopartículas de Cu em N-ND, criando o material N-ND / Cu. A sinergia desses dois componentes mesclados (ou seja, Cu e N-ND) foram encontrados para permitir melhorias significativas no processo dos catalisadores de CO ₂ para C ₂ transformação oxigenada.

p "O catalisador exibe uma eficiência Faraídica de -63 por cento em relação ao C ₂ oxigena em potenciais aplicados de apenas -0,5 V versus um eletrodo de hidrogênio reversível, "os pesquisadores escreveram em seu artigo." Além disso, este catalisador mostra um desempenho catalítico persistente sem precedentes até 120h, com corrente constante e decadência de apenas 19 por cento da atividade. "

p O catalisador desenvolvido usando o princípio de design proposto por esses pesquisadores baseados em Stanford foi encontrado para superar os sistemas eletrocatalíticos existentes em vários domínios, alcançando uma atividade e seletividade notavelmente altas. Além disso, a nova estratégia de design permite um grau incomparável de controle sobre a interface catalítica, e conseqüentemente também sobre a energética e cinética de reação.

p No futuro, a abordagem pode orientar o desenvolvimento de uma variedade de novas interfaces eletrocatalíticas, pavimentando o caminho para técnicas mais eficazes e ecologicamente corretas de armazenamento de energia. Além disso, a mesma estratégia de design deve ser fácil de aplicar à fabricação de inúmeras transformações catalíticas, particularmente aqueles baseados no uso de fontes de energia renováveis ​​e substâncias aquosas prontamente disponíveis. p © 2020 Science X Network