Aplicação de Plasmas Não Térmicos (NTP) na engenharia de defeitos de eletrocatalisadores para a conversão eficiente de CO2 em moléculas C2+

• Processo: 25/01523-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2026
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2027
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Cauê Ribeiro de Oliveira
• Beneficiário: José Balena Gabriel Filho
• Supervisor: David B Go
• Instituição Sede: Embrapa Instrumentação Agropecuária. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA). Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Brasil). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Notre Dame, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 23/10329-1 - Obtenção de compostos orgânicos de alto valor agregado (C2+) por meio da reforma eletroquímica seca do CH4 em CO2 supercrítico., BP.PD
• Assunto(s): Catálise Eletrólise Materiais nanoestruturados Plasma Materiais cerâmicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: catálise | Conversão do CO 2 | Eletrólise | Nanomateriais | Plasma | Materiais Cerâmicos

Resumo

Em uma era em que a sociedade é intrinsecamente dependente de estoques fósseis para energia e produtos químicos, e ao mesmo tempo, o uso excessivo desses recursos traz severas mudanças globais como consequências, a descarbonização daenergia se torna iminente. Tecnologias para aproveitar energia de fontes renováveis são essenciais para essa mudança de matriz energética. Entre elas, a transformação sustentável de compostos químicos por meio da eletrificação se destaca como uma rota promissora. Nesse contexto, o CO 2 , principal impulsionador do aquecimentoglobal, pode ser convertido em produtos de valor agregado, como moléculas orgânicas com dois ou mais carbonos na estrutura (C2+). A eletrocatálise já provou que é possível acoplar C-C em um meio aprótico. Tendo isso em mente, a abordageminovadora do presente projeto é a redução eletrocatalítica do CO 2 em condições supercríticas. Dessa forma, ele pode atuar tanto como solvente quanto como substrato, aumentando sua disponibilidade na superfície do eletrodo e também evitando reações indesejadas como a evolução de H 2 ou a produção de C1 (produzidona presença de H+), o que reduz significativamente a eficiência do crescimento da cadeia de carbono. O objetivo do estágio no exterior é explorar a engenharia de defeitos de eletrodos usando plasmas não térmicos (especialmente Descarga deBarreira Dielétrica, DBD) para gerar sítios específicos que possam favorecer a adsorção de CO 2 e, em seguida, o aumento da atividade para C2+ durante o processo de eletrocatálise. Além disso, o DBD também será aplicado para estudar a redução de CO 2 assistida por plasma em condições ambientes e supercríticas. No último caso, umreator será projetado para que o plasma possa ser formado em altas pressões. A principal vantagem do plasma sobre as rotas eletroquímicas convencionais é sua capacidade de ativar o CO 2 . Além disso, não há necessidade de eletrólitos, ou seja, areação pode ser realizada diretamente usando a fonte de energia, o catalisador e o gás em fluxo contínuo. Finalmente, os esforços serão dedicados à compreensão da relação estrutura-atividade em cada tipo de reator, caracterizando rigorosamente o catalisador e o meio reacional. (AU)