Um grupo de pesquisa desenvolveu um novo método para extrair monóxido de carbono de alta pureza.
Alta purezamonóxido de carbono (CO)O CO₂ é uma matéria-prima fundamental na indústria química, amplamente utilizada na preparação de fosgênio e compostos de carbonila metálica. Atualmente, a produção de CO₂ ainda depende principalmente de combustíveis fósseis e envolve etapas de purificação de gás com alto consumo energético. A redução eletrocatalítica de CO₂ (CO₂RR) é considerada uma estratégia ideal para a síntese verde de CO₂. No entanto, na prática, o produto da eletrólise frequentemente contém grandes quantidades de CO₂ não reagido e impurezas, resultando em altos custos de separação subsequentes. Portanto, a síntese direta de CO₂ de alta pureza em baixas concentrações de CO₂ tornou-se um grande desafio no campo da eletrorredução de CO₂. Este estudo propõe uma nova estratégia baseada em um eletrólito de "água porosa", alcançando a síntese eficiente e estável de CO₂ de alta pureza (97,0% em massa) em um ambiente de baixa concentração de CO₂ (15% de CO₂), fornecendo novas perspectivas para a utilização do CO₂ como recurso.
Resumo da pesquisa
Este estudo desenvolveu um novo eletrólito (Eletrólito Poroso, PE) baseado em água porosa. Nanocristais de zeólita dispersos (zeólita-NC) proporcionam um ambiente microporoso estável, permitindo a adsorção e o enriquecimento eficientes de CO₂ na fase líquida. Sob a ação de um campo elétrico, o CO₂ é liberado espontaneamente através de um gradiente de concentração interfacial e convertido eficientemente em CO em um eletrocatalisador de Ni-N/C. Essa estratégia evita o processo tradicional de captura-regeneração-eletrólise de CO₂ em múltiplas etapas, melhorando significativamente a pureza do produto da redução eletroquímica de CO₂ (CO₂RR). Com uma densidade de corrente de 150 mA cm⁻², a pureza do CO permanece acima de 90,0% em massa, enquanto o consumo de energia e os custos são significativamente reduzidos. Este método oferece uma rota nova e eficiente para a eletrossíntese de CO₂ de alta pureza.
Destaques da pesquisa
1. A “água porosa” melhora a adsorção de CO₂ e aumenta a concentração local.
Os nanocristais de zeólita fornecem poros permanentes, permitindo que o CO₂ seja fisicamente adsorvido na fase líquida e dessorvido espontaneamente sob a ação de um campo elétrico, aumentando assim a concentração interfacial de CO₂.
2. Obtenção de Eletrossíntese de CO de Alta Pureza
Em uma atmosfera com 15% de CO₂, essa estratégia permite sintetizar diretamente CO₂ com 97,0% de pureza em massa, evitando problemas de separação.causado por CO₂ não reagido na redução eletroquímica de CO₂ tradicional.
3. Baixo consumo de energia e alta estabilidade
Comparado às estratégias tradicionais de regeneração e separação de CO₂, este método reduz o consumo de energia em 49,3% ePode operar de forma estável por mais de 20 horas a 100 mA cm⁻², demonstrando excelente estabilidade a longo prazo.
4. O campo elétrico interfacial aumenta o transporte de elétrons e acelera a cinética da reação.
A interação de troca iônica superficial entre K⁺ e Si-OH intensifica o campo elétrico interfacial, acelerando os elétrons.transferência e, assim, aumento da atividade intrínseca da CO₂RR.
Data da publicação: 09/09/2025