MIT cria elétrodo inédito que converte CO2 em combustíveis e plásticos utilizáveis

Investigadores do MIT criaram um novo elétrodo que melhora os sistemas eletroquímicos de conversão de CO2 em materiais essenciais. Esta inovação, descrita na ✅Nature Communications pelo estudante de doutoramento do MIT Simon Rufer, pelo Professor Kripa Varanasi e colaboradores, tem como objetivo tornar estes sistemas mais práticos para aplicações industriais.

Transformar CO2 em etileno e mais

O trabalho da equipa do MIT centra-se na conversão de CO2 em etileno, um produto químico versátil 💥️normalmente utilizado para produzir plásticos e combustíveis. Este processo tem potencial para gerar outros produtos químicos de elevado valor, incluindo metano, metanol e monóxido de carbono. Só o etileno é avaliado em cerca de 1000 dólares por tonelada, o que torna a sua produção economicamente atrativa.

O método da equipa envolve um processo eletroquímico à base de água, utilizando um catalisador num elétrodo de difusão de gás. Estes elétrodos têm de encontrar um equilíbrio entre duas propriedades: condutividade e hidrofobicidade (resistência à água).

Enquanto a condutividade melhora o fluxo de eletrões, o aumento da hidrofobicidade reduz a interferência da solução à base de água. No entanto, o equilíbrio destas propriedades é um desafio - 💥️o aumento de uma compromete frequentemente a outra.

Conceção inovadora utilizando PTFE com infusão de cobre

A solução do MIT incorpora o politetrafluoroetileno (PTFE), também conhecido como Teflon, pelas suas excelentes qualidades hidrofóbicas. Uma vez que o PTFE não tem condutividade, a equipa incorporou fios de cobre numa fina camada de PTFE para criar "autoestradas" para o movimento dos eletrões. Esta adição permite uma condutividade efetiva através do material sem sacrificar a sua natureza hidrofóbica,💥️ permitindo um processo de conversão mais eficiente.

Para provar a escalabilidade, a equipa criou uma folha dez vezes maior do que as amostras tradicionais de laboratório, realizando testes exaustivos para avaliar o desempenho e os requisitos energéticos. Os resultados demonstraram que a condutividade diminuía com o aumento do tamanho do elétrodo, sublinhando a necessidade de materiais condutores incorporados para aplicações à escala industrial.

Os investigadores também desenvolveram um modelo que prevê como a tensão e a distribuição do produto variam dentro de elétrodos maiores, permitindo-lhes determinar a colocação ideal de fios de cobre para reduzir a perda de condutividade. Ao incorporar o cobre no PTFE, dividiram o elétrodo em secções condutoras mais pequenas, 💥️o que mantém a eficiência mesmo em escalas maiores.

Para demonstrar a durabilidade, a equipa do MIT utilizou um elétrodo de teste durante 75 horas, observando uma degradação mínima do desempenho. 💥️Este design tem potencial para tornar os sistemas de conversão de CO2 viáveis para uso industrial.

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