Paliwo z dwutlenku węgla. Wyprodukowanie zajmuje zaledwie 15 minut

W dobie zmian klimatycznych nieustannie trwała poszukiwania alternatywnych źródeł energii, które nie wpływają na pogłębiający się kryzys klimatyczny. W poszukiwaniu alternatywy naukowcy z Tohoku University, Hokkaido University i AZUL Energy, Inc. opracowali nowatorską metodę przekształcania dwutlenku węgla (CO₂) w tlenek węgla (CO). Ten kluczowy składnik paliw syntetycznych można teraz uzyskać w zaledwie 15 minut, co stanowi znaczący postęp w tej dziedzinie.

Liu Tengyi z WPI-AIMR w Tohoku University zaznacza, że dotychczasowe metody były nie tylko kosztowne, ale i niestabilne. Nowa technologia wykorzystuje różne rodzaje ftalocyjanin, z których kobaltowa (CoPc) okazała się najskuteczniejsza. Proces polega na nanoszeniu katalizatora na elektrody gazowe za pomocą techniki natryskowej, co tworzy krystaliczne warstwy na powierzchni elektrody.

Liu Tengyi z WPI-AIMR na Uniwersytecie Tohoku wyjaśnia, że konwersja CO₂ na CO jest kluczowym tematem w kontekście walki ze zmianami klimatycznymi. Tradycyjne techniki miały jednak poważne wady, takie jak wysokie koszty, niestabilność, ograniczona selektywność i długi czas przygotowania. Te czynniki czyniły metodę niepraktycznyną w warunkach przemysłowych.

Nowa metoda może zrewolucjonizować produkcję paliw. Tradycyjne procesy wymagały 24-godzinnego mieszania i obróbki cieplnej, podczas gdy nowy system utrzymuje stabilność przez 144 godziny przy gęstości 150 mA/cm², co czyni go najbardziej efektywnym katalizatorem opartym na ftalocyjaninach.

Aby zrozumieć przyczyny wysokiej wydajności, zespół badawczy przeprowadził analizę strukturalną z wykorzystaniem promieniowania synchrotronowego w ośrodku NanoTerasu oraz obliczenia teoretyczne. Wyniki wskazują, że proces krystalizacji prowadził do powstania gęsto upakowanych cząsteczek, co sprzyjało efektywnemu transferowi elektronów na powierzchnię. Odkrycia te podkreślają, że bezpośrednia krystalizacja stanowi skuteczną strategię wytwarzania elektrod katalizatorów opartych na kompleksach metali, które są wykorzystywane w procesie elektroredukcji CO₂.

Badania strukturalne wykazały, że krystalizacja prowadzi do gęstego upakowania cząsteczek, co ułatwia transfer elektronów. To podejście może zrewolucjonizować produkcję paliw syntetycznych, poprawiając efektywność energetyczną i obniżając koszty związane z wykorzystaniem CO₂. Metoda wytwarzania elektrod do dyfuzji gazu wraz z technologią elektrolizy CO₂, opracowana przez naukowców, pokazuje, że synteza tlenku węgla jest obiecującym sposobem zmniejszenia emisyjności poprzez wytwarzanie alternatywnych do ropy paliw. Jak pokazuje badanie, do procesu potrzebne jest jedynie użycie tanich katalizatorów pigmentowych.