Acoplamento de Simulação e Abordagens Experimentais para a Redução de CO2 a Compostos de Múltiplos Carbonos

• Processo: 23/16349-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 29 de fevereiro de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Ernesto Chaves Pereira de Souza
• Beneficiário: Eryka Thamyris Damascena Nobrega Cavalcanti
• Supervisor: Thomas Edward Rufford
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Queensland, Brisbane (UQ), Austrália
• Vinculado à bolsa: 22/05254-0 - Redução eletroquímica de dióxido de carbono visando a síntese de precursores de materiais poliméricos, BP.DR
• Assunto(s): Dinâmica dos fluidos computacional Otimização Eletroquímica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: chemometrics | Computational Fluid Dynamics | CO2 electrolysis | Optimization | Eletroquímica

Resumo

A integração de métodos computacionais na ciência em geral oferece diversas vantagens, como acessibilidade e custo relativamente baixo. Nas últimas décadas, houve um esforço significativo de pesquisa dedicado ao desenvolvimento e adaptação de métodos numéricos para lidar com problemas eletroquímicos. Uma aplicação potencial envolve a análise de fatores locais na eletroólise do CO2. A aplicação da dinâmica de fluidos computacional nesse domínio permite uma simulação detalhada do fluxo de fluido, transferência de calor e propriedades eletroquímicas dentro do eletrólito. Nessa perspectiva, o projeto se concentra em uma investigação aprofundada da redução eletroquímica do CO2 em eletrodos de difusão gasosa e reatores de fluxo. O estudo adota uma abordagem dupla, integrando técnicas experimentais com métodos de simulação, utilizando especificamente a abordagem de elementos finitos e análise quimiométrica. O objetivo principal é sintetizar produtos multicarbono com alto valor agregado. Objetivos específicos incluem avaliar o impacto da molhabilidade controlável no desempenho eletroquímico do CO2, entender a influência de variáveis-chave em sistemas de reatores de fluxo, validar o modelo por meio de experimentos usando eletrólise de CO2 e otimizar as condições experimentais usando ferramentas estatísticas. O objetivo final é propor condições inovadoras que possam aprimorar a eficiência do processo de redução eletroquímica.