WRÓĆ DO STRONY
GŁÓWNEJ
Nauka

Przełomowy materiał zmieniający dwutlenek węgla w czysto spalające się paliwo

Ekipa naukowców z Narodowego Laboratorium Nauk Fizycznych w Hefei w Chinach, pod przewodnictwem Shana Gao opracowała nowy materiał zmieniający dwutlenek węgla w proste paliwo, zwane jonem mrówczanowym. Jego ogromną zaletą jest to, że może być czysto spalane. Wykorzystując proces elektroredukcji ich praca nie wymaga nic więcej niż niewielka ilość napięcia. Materiał składa się z cząsteczek kobaltu i tlenku kobaltu.

Karthish Manthiram, chemik z Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego, który prowadzi badania nad elektroredukcją dwutlenku węgla, stwierdził, że jest to przełomowe odkrycie. Dodaje również, że zanim technologia stanie się powszechnie stosowana minie wiele lat. Jednak już teraz wygląda ona bardzo obiecująco.

Naukowcy od dziesiątek lat próbują stworzyć materiał, który pozwala w sposób elektryczny katalizować dwutlenek węgla w różne paliwa. Jednak pomimo wielu prób, żadnemu z nich nie udało się ujrzeć światłą dziennego. Jednym z problemów było coś co naukowcy określają jako „nadpotencjał” – czyli ile dodatkowej energii potrzeba, aby przeprowadzić proces. Ideą procesu jest utrzymanie strat energii tak nisko jak jest to tylko możliwe. Jednakże wraz ze zmniejszaniem „nadpotencjału” można zauważyć, że prędkość przekształcania się CO2 w paliwo ciągle zwalnia. Dla porównania, nowy wynalazek ma niski „nadpotencjał”, a przy tym wysoki poziom produkcji paliwa i wysoką stabilność. Manthiram mówi, że jest to niezwykle trudne i rzadkie, aby jakikolwiek materiał spełniał wszystkie trzy powyższe warunki.

W skali molekularnej zasada działania tego odkrycia jest bardzo prosta – materiał potraktowany prądem reaguje z cząsteczkami dwutlenku węgla, które przenikają przez niego. Atom wodoru, łączy się z atomem węgla w cząsteczce CO2. Następnie dodatkowy elektron jest wyrzucany w kierunku atomu tlenu w cząsteczce CO2 i dzięki temu staje się ona cząsteczką CHOO-, czyli jonem mrówczanowym.

Gao i jego ekipa udało się wytworzyć stabilny strumień jonu mrówczanowego poprzez potraktowanie ich materiału prądem o wartości 10mA/cm3 przez ponad 40 godzin przy „nadpotencjale” wynoszącym tylko 0,24V. Manthiram twierdzi, że sprawia to, iż jest to najlepszy materiał jaki do tej pory widział.

Teraz zadaniem drużyny Gao i innych inżynierów materiałowych jest wynalezienie sposobów na zastosowanie materiału w urządzeniach komercyjnych. Mogłoby to pozwolić na wykorzystanie dwutlenku węgla wytwarzanego w istniejących już elektrowniach.

[źródło i grafika: nature.com]