Міжнародна команда дослідників з Університетів Тохоку, Хоккайдо та компанії AZUL Energy розробила інноваційний метод перетворення вуглекислого газу на монооксид вуглецю, який скорочує тривалість процесу з 24 годин до 15 хвилин, відкриваючи нові перспективи у боротьбі зі зміною клімату.
Вуглекислий газ залишається головним фактором глобального потепління. Його постійне збільшення в атмосфері вимагає термінових рішень. Технології уловлювання та утилізації вуглецю стають ключовими у досягненні кліматичних цілей. Створення ефективних методів перетворення CO2 на цінні сполуки є пріоритетним напрямком досліджень.
Виклики перетворення вуглекислого газу
Монооксид вуглецю (CO) має важливе значення у промисловості. Він слугує “ключовим прекурсором” для створення синтетичного палива. Цей газ є проміжним продуктом у газових сумішах, таких як синтез-газ.
Традиційні методи перетворення CO2 на CO мають суттєві недоліки. Вони вимагають використання дорогих матеріалів. Більшість каталізаторів демонструють низьку стабільність та обмежену селективність. Стандартний процес передбачає тривалу 24-годинну обробку.
“Перетворення CO2 на CO наразі є актуальною темою для боротьби зі зміною клімату, але традиційні методи мали значні недоліки, які ми хотіли вирішити”, – пояснює Лю Тенгі з WPI-AIMR в Університеті Тохоку. Існуючі технології були непридатні для промислового впровадження.
Інноваційний підхід до перетворення CO2
Дослідники розробили принципово новий метод конверсії. Вони використали фталоціаніни (ФЦ) – органічні сполуки, відомі як пігменти та барвники. Ці матеріали виявилися ефективними каталізаторами при значно нижчій вартості.
Команда протестувала різні варіації фталоціанінів. Випробуванням підлягали безметалеві та металовмісні версії з додаванням заліза, кобальту, нікелю та міді. Кожен матеріал демонстрував різну ефективність у перетворенні.
Процес нанесення каталізаторів був революційно простим. Дослідники використали метод розпилення на газодифузійні електроди. Це дозволило створити прямі кристалічні шари на поверхні без додаткової обробки.
Видатні результати та характеристики
Серед усіх протестованих матеріалів фталоціанін кобальту (CoPc) показав найкращі результати. Цей каталізатор продемонстрував надзвичайну ефективність у перетворенні CO2 на CO. “Цей схожий на графіті метод простого розпилення каталізатора на поверхню скорочує типовий час обробки до 15 хвилин”, – зазначають дослідники.
Новий метод вражає своєю стабільністю. Система підтримувала незмінну продуктивність протягом 144 годин безперервної роботи. Ця характеристика була досягнута при щільності струму 150 мА/см2.
Структурний аналіз пояснив фантастичну ефективність методу. Пряма кристалізація фталоціанінів створила щільно упаковані молекулярні структури. Така організація забезпечила оптимальний потік електронів для електрохімічного перетворення.
Перспективи та значення для промисловості
Розроблений каталізатор перевершує існуючі промислові стандарти. “Це не тільки найкращий на сьогоднішній день каталізатор на основі Pc для виробництва CO, але він успішно перевищує промислові стандарти за швидкістю реакції та стабільністю”, – підкреслює Лю Тенгі.
Технологія відкриває нові можливості для уловлювання та утилізації вуглецю. Вона може стати основою для рішень наступного покоління у боротьбі зі зміною клімату. Такий підхід дозволяє не лише зменшити вміст CO? в атмосфері, але й отримати цінну сировину.
Дослідження демонструє значний прогрес у сфері каталітичних технологій. Простота методу та доступність матеріалів сприяють його швидкому впровадженню у промисловість. Вартість обладнання суттєво нижча порівняно з існуючими аналогами.
Ця розробка доповнює інші інноваційні підходи до перетворення CO2. Минулого року дослідники з Університету Центральної Флориди створили технологію, натхнену водовідштовхувальними властивостями лотоса. Такі біонатхненні підходи розширюють інструментарій для декарбонізації економіки.
#Японські #вчені #скоротили #перетворення #CO2 #паливо #до #хв
Source link
