Учени са открили 100 % ефективен метод за преобразуване на въглероден диоксид в горива и химикали

Учените са измислили много реакции за преобразуване на въглеродния диоксид (CO2) в горива или химикали, но всички те имат недостатъци и далеч не са 100 % ефективни. Тези реакции водят до образуване на странични продукти като водород или карбонати и до загуба на енергия, но сега учени от САЩ са измислили процес, който превръща CO2 в горива или химикали по напълно ефективен начин, използвайки евтин цинков катализатор, който променя всичко.

Откритието е направено от изследователи от Училището по молекулярно инженерство „Прицкер“ към Чикагския университет.

Рецензираната публикация за работата им се появи в списание Nature. Учените си поставили за цел да създадат условия за най-висок контрол на водните молекули в разтвора, така че всеки протон в електрохимичния процес на превръщане на CO2 в нещо полезно да не се изразходва за празни неща като образуване на газообразен водород или карбонати, а да участва в синтеза на синтетични горива или химически реагенти: етанол, метилов алкохол, мравчена киселина и други съединения.

„Представете си, че можем да получаваме чисто електричество от слънцето и вятъра, а след това да използваме това електричество, за да преобразуваме всеки въглероден диоксид обратно в гориво.“

споделя Реджи Гомес, първи автор на статията

Изследователите не изобретяват колелото, а използват добре познатата електрохимична реакция на редукция на въглеродния диоксид (CO2R, electrochemical carbon dioxide reduction). По време на тази реакция въглеродният диоксид в присъствието на вода се взривява на въглеродни, кислородни и водородни атоми като билярдни топки след първия удар. Предизвикателството е накрая да се сглобят отново необходимите молекули, без да се образуват странични продукти. Учените решават този проблем, като придобиват контрол върху поведението на водните молекули в разтвора. За тази цел те си поиграли с нейната киселинност и регулирали електрохимичните и електростатичните връзки на молекулите.

Най-добри резултати са получени в присъствието на катализатори от злато, сребро и платина. Тези метали най-ефективно потискали реакциите на образуване на водород по време на електрохимичната реакция.

Но за масово производство на химикали и синтетични горива те не са подходящи – биха се оказали буквално златни. Търсенето доведе до катализатори, изработени от обикновен цинк, който е повече от достатъчен в земните недра и то на ниска цена.

„В момента най-добрият начин да го направим (да преобразуваме CO2) електрохимично при стайна температура е да използваме благородни метали. Златото и среброто могат леко да потиснат реакцията на освобождаване на водород. Благодарение на нашето откритие вече можем да използваме обикновения земен метал цинк, тъй като вече разполагаме с отделен начин за контрол на водата.“

обясняват авторите на статията