Zamiana dwutlenku węgla do czadu przy pomocy wody i elektryczności

Zamiana dwutlenku węgla do czadu przy pomocy wody i elektryczności

Naukowcy z Uniwersytetu w Illinois i Wspólnego Centrum Sztucznej Fotosyntezy określili w jaki sposób elektrokatalizatory mogą przekształcić dwutlenek węgla w tlenek węgla za pomocą wody i energii elektrycznej. Odkrycie może doprowadzić do opracowania wydajnych elektrokatalizatorów do produkcji gazu syntezowego - mieszaniny tlenku węgla i wodoru - na dużą skalę.

"Elektrochemiczna redukcja dwutlenku węgla do paliw jest przedmiotem znacznego zainteresowania, ponieważ oferuje środki do magazynowania energii elektrycznej ze źródeł energii takich jak promieniowanie wiatrowe i słoneczne w formie wiązań chemicznych" - powiedział Meenesh Singh, główny autor badania opublikowanego w czasopiśmie "Proceedings of the National Academy of Sciences". Podczas studiów doktoranckich na Uniwersytecie Kalifornijskim Singh szczególnie interesował się sztuczną fotosyntezę i był częścią zespołu, który opracował sztuczne liście, które w bezpośrednim świetle słonecznym były zdolne do przekształcania dwutlenku węgla w paliwo.

"Ten wieloskalowy model jest jednym z największych osiągnięć elektrochemii" - powiedział. „Aby zrozumieć, jak elektrokatalizatory w ogniwach paliwowych lub elektrochemicznych pracują, naukowcy muszą najpierw zbadać poziom elektroniczny i kwantowy, co może być niezwykle trudne w obecności pola elektrycznego" - powiedział Jason Goodpaster, jeden z współautorów. Singhowi i Goodpasterowi zajęło więcej niż jeden rok, aby indywidualnie wyprodukować i porównać modele i zintegrować je dla pełnej symulacji reakcji elektrochemicznej.

Dzięki temu osiągnięciu naukowcy po raz pierwszy przepowiedzieli ilościowo aktualną gęstość tlenku węgla i wodoru w zależności od zastosowanego potencjału i ciśnienia dwutlenku węgla.

"Kiedy już raz zdasz sobie sprawę, jak te reakcje zachodzą na elektrokatalizatorach, możesz kontrolować ich strukturę i warunki pracy, aby skutecznie wytwarzać tlenek węgla" - powiedział Singh. Ponieważ są to gazy produktowe - tlenek węgla i wodór są nierozpuszczalne w wodnych elektrolitach - można je łatwo wydzielić jako gaz syntezowy i przekształcić w paliwa, takie jak metanol, eter dimetylowy lub mieszanina węglowodorów.

Elektrokatalityki takie jak złoto, srebro, cynk czy pallad znane są z udziału w reakcja z mieszaniną dwutlenku węgla i wodoru w różnych proporcjach w zależności od zastosowanego napięcia. Złoto i srebro wykazują najwyższą aktywność w zakresie redukcji dwutlenku węgla, a ponieważ srebro występuje w większej ilości i jest tańsze niż złoto, jest ono najbardziej obiecującym elektrokatalizatorem do produkcji tlenku węgla na wielką skalę.

(KB)