В связи с постоянно растущим интересом к возобновляемым источникам энергии ученые постоянно ищут новые технологии для хранения энергии. Электролиз CO 2 является многообещающим способом сохранения энергии при переработке углекислого газа. Под действием электричества CO2 и вода вступают в реакцию и образуют более сложные молекулы.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications под руководством Хьюго ван Монфора из Делфтского технического университета, представило новую конструкцию электродов, которая повышает эффективность электролиза CO2 .
Широко используемые в настоящее время электроды из расширенного тефлона (ePTFE) являются пористыми, то есть внутри их структуры имеются отверстия. Это позволяет газообразному CO 2 перемещаться туда, где происходит реакция, что приводит к быстрому образованию продукта в проточной ячейке; устройство, в котором происходит электролиз.
«На электроде приложенный ток преобразуется в химические связи с помощью катализатора, в данном случае меди», — говорит доктор философии. объясняет кандидат Ван Монфор.
«Электроды из ePTFE использовались для повышения стабильности проточных ячеек, и никто особо не обращал внимания на ограничения, которые эти электроды накладывают на конструкцию. Мы изучали, как различные загрузки катализатора влияют на распределение электрического тока. показывают, что альтернативный способ распределения этого тока увеличивает общий выход реакции».
«Мы увидели, что если слой катализатора на этих электродах очень тонкий, ток концентрируется на краях электрода. Это затрудняет масштабирование этих систем, потому что для более крупных электродов тогда потребуются все более и более толстые слои катализатора для распределения тока по поверхности. Разработав новый дизайн для текущего распределения, мы показали, как мы можем улучшить это распределение, не влияя на ассортимент продукции».
Исследование предлагает буквально новый взгляд на эти электроды. «Используя для их изучения инфракрасные камеры, мы можем увидеть, насколько горячей становится каждая часть электрода . В более теплых частях протекает более высокий ток, что указывает на то, что там реакция происходит быстрее», — добавляет Ван Монфорт.
Электролиз CO 2 предлагает два огромных преимущества как технология производства энергии . Прежде всего, это углеродно-нейтральный способ производства сложных молекул , таких как этилен и метан. Эти вещества используются в химической промышленности для производства пластмасс, текстиля и других материалов. Эти молекулы обычно приходится извлекать из газа или нефти.
Таким образом, масштабирование этой технологии позволит сократить использование ископаемого топлива. Более того, эта технология основана только на воде и углекислом газе — молекуле, которая образуется в качестве отходов во многих промышленных процессах и которой уже в избытке присутствует в атмосфере.
«Хотя электролиз CO 2 является одной из технологий, которая позволит в ближайшем будущем получить углеродно-нейтральные химические вещества, все еще существуют серьезные ограничения, которые мешают его широкому применению в химической промышленности», — говорит Ван Монфорт.
«Наша новая конструкция не решает всех проблем, связанных с этой технологией. Тем не менее, мы надеемся, что всего через несколько десятилетий она сможет изменить ситуацию в промышленном масштабе».
«Опубликованное исследование стало результатом международного сотрудничества», — добавляет Ван Монфорт.
«Мы сотрудничали с группой в Австралии, которая имеет опыт получения изображений очень мелких объектов с помощью сканирующих электронных микроскопов. Эта работа является коллективной работой, и каждый соавтор внес свой вклад в статью. И, с другой стороны, кажется, новости быстро путешествовать в научном мире. Нас приглашали выступить с докладами о наших открытиях, и люди просят нас объяснить нашу технику и сотрудничество с ними».
Теги: экология, энергия
