Badacz wyjaśnia, że jak dotąd konwersja dwutlenku węgla w węgiel udawała się wyłącznie przy zastosowaniu ekstremalnie wysokich temperatur, co czyniło tę metodę nieprzydatną w skali przemysłowej.
- Wykorzystując ciekłe metale jako katalizatory pokazaliśmy, że możliwa jest zamiana gazu z powrotem w węgiel w pokojowej temperaturze, w efektywnym procesie, który można przeprowadzić na dużą skalę - mówi naukowiec, dodając, że trzeba jeszcze wielu badań, lecz wykonany został pierwszy krok milowy do nowoczesnego zagospodarowania dwutlenku węgla.
Tajemnica tkwi w recepturze metalicznej cieczy
"Redukcja CO2 do produktów stałych stanowi poważne wyzwanie, bo ciało stałe przywiera do powierzchni katalizatora w wyniku sił wiązań wewnątrzcząsteczkowych van der Waalsa, blokując dostęp do miejsc aktywnych katalitycznie i doprowadzając do zniszczenia powierzchni katalizatora w procesie znanym jako koksowanie. Formują się osady węglowe, które przywierają do powierzchni katalizatora, zmniejszając jego aktywność. Wprowadzone ostatnio katalizatory na bazie metali ciekłych okazały się znacząco odporniejsze na dezaktywację mechaniczną z koksowania. Ciekła postać katalizatora zapobiega przywieraniu dowolnych osadów węglowych w trakcie reakcji, eliminując wpływ adhezji ze strony sił van der Waalsa działających między produktem a powierzchnią katalizatora z metalu ciekłego. W efekcie elektrokatalizatory oparte na metalach ciekłych wydają się idealnie dopasowane do prowadzenia ciągłej redukcji gazu CO2 do produktów węglowych i grafitu" - czytamy w artykule opublikowanym w "Nature Communications".
W australijskim doświadczeniu do zbudowania elektrokatalizatora użyto ceru oraz stopów metalicznych galu, indu i cyny, które zachowują płynność w temperaturze pokojowej, są nietoksyczne (np. w odróżnieniu od rtęci) oraz mają zdolność rozkładania innych cząstek metali w stężeniach odpowiednich dla katalizy. W dodatku większość metali ciekłych jest pozbawiona tlenu, co umożliwia stabilizację tzw. elementów piroforycznych (łatwo ulegających samozapłonowi - przyp. red.), takich jak metale ziem rzadkich, które dotychczas nie nadawały się do procesów elektrokatalizy CO2 w swym stanie zero-wartościowym. Ciecze metaliczne odznaczają się nadto doskonałym przewodnictwem elektrycznym, co ma kluczowe znaczenie przy projektowaniu procesu elektrokatalizy. W przypadku stopu z wielu metali ciekłych korzystne jest również zachowanie się tlenków metali, ich typowe układanie się w płaską, dwuwymiarową warstwę na powierzchni elektrody.
Jak przebiega konwersja CO2 do węgla?
Dr Dorna Esrafilzadeh, kierująca zespołem badawczym RMIT, jest wynalazczynią nowej elektrochemicznej metody, w której niewielka ilość ciekłego metalicznego katalizatora pod napięciem elektrycznym zanużana jest w zbiorniku z elektrolitem i dwutelenkiem węgla. Gaz powoli rozkłada się a płatki węgla w postaci stałej, które powstają na płynnej elektrodzie, odpadają naturalnie pod własnym ciężarem.
Jeżeli chcesz codziennie otrzymywać informacje o aktualnych publikacjach ukazujących się na portalu netTG.pl Gospodarka i Ludzie, zapisz się do newslettera.
