Pesquisadores do IIT desenvolvem eletrolisador que converte CO2 em propano

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Illinois (IIT), com colegas da Universidade da Pensilvânia e da Universidade de Illinois em Chicago, desenvolveram um eletrolisador capaz de converter dióxido de carbono em propano de uma maneira que seja escalonável e economicamente viável. Um artigo sobre o trabalho foi publicado em

O propano é um alcano tricarbono (C3) amplamente utilizado como combustível. Apesar dos recentes avanços na eletrocatálise de CO2, a produção de moléculas C3+ diretamente a partir de CO2 é um desafio devido às altas barreiras de reação e às reações concorrentes aos produtos C1, C2 e H2.

Aqui relatamos um sistema catalítico composto por nanopartículas de Mo3P funcionalizadas com 1-etil-3-metilimidazólio revestidas com um ionômero de troca aniônica que produz propano a partir de CO2 com uma densidade de corrente de -395 mA cm-2 e uma eficiência Faradaica de 91% em −0,8 V versus eletrodo de hidrogênio reversível ao longo de 100 h em um eletrolisador.

Nossos cálculos de caracterização e teoria do funcional de densidade sugerem que a funcionalização do imidazólio melhora as propriedades eletrocatalíticas dos átomos de Mo na superfície e favorece o caminho para o propano, aumentando as energias de adsorção de intermediários à base de carbono nos locais de Mo. Nossos resultados indicam que a camada de revestimento de ionômero desempenha um papel crucial na estabilização da superfície funcionalizada por imidazólio das nanopartículas de Mo3P durante testes de longo prazo.

Ilustração de um eletrolisador, que usa um novo catalisador para converter dióxido de carbono em propano. Fonte: IIT

Para garantir uma compreensão profunda das operações do catalisador, a equipe empregou uma combinação de métodos experimentais e computacionais. Esta abordagem iluminou os elementos cruciais que influenciam a atividade, seletividade e estabilidade da reação do catalisador.

Uma característica distintiva desta tecnologia, que contribui para a sua viabilidade comercial, é a implementação de um eletrolisador de fluxo. Este projeto permite a produção contínua de propano, evitando as armadilhas dos métodos de processamento em lote mais convencionais.

Recursos

Esmaeilirad, M., Jiang, Z., Harzandi, AM et al. “Nanopartículas de Mo3P funcionalizadas com imidazólio com revestimento de ionômero para redução eletrocatalítica de CO2 a propano.” Energia Nacional doi: 10.1038/s41560-023-01314-8

Postado em 19 de agosto de 2023 em Captura e Conversão de Carbono (CCC), Combustíveis, GLP, Histórico de Mercado | Link permanente | Comentários (15)