Группа международных исследователей разработала новый катализатор, который может электрохимически преобразовывать парниковые газы в монооксид углерода, который затем можно использовать для получения полезных химических веществ.
Исследователи из Делавэрского университета разработали высокоселективный катализатор, который может электрохимически преобразовывать углекислый газ в монооксид углерода с эффективностью 92 %. В дальнейшем этот процесс можно использовать для получения полезных химических веществ. Группу исследователей возглавляют Фэн Цзяо, доцент кафедры химической и биомолекулярной инженерии, Ци Лу, постдокторант, и Джонатан Розен, аспирант.
Цель исследования
«Селективное и эффективное преобразование углекислого газа в полезные химические вещества остается одной из главных задач в области исследований в сфере возобновляемых и устойчивых источников энергии», — сказал Цзяо.
Исследователи обнаружили, что нанопористый серебряный электрокатализатор почти в 3000 раз активнее поликристаллического серебра, которое в основном используется для преобразования углекислого газа в другие полезные химические вещества. Помимо 81-процентной селективности, серебро дешевле других металлических катализаторов. Будучи неорганическим по своей природе, оно является наиболее стабильным материалом в экстремальных каталитических средах.
Цзяо сказал: «Исключительно высокая активность, вероятно, обусловлена чрезвычайно большой и сильно изогнутой внутренней поверхностью электрокатализатора, разработанного компанией UD. Она примерно в 150 раз больше и в 20 раз активнее, чем у поликристаллического серебра. Для преодоления энергетического барьера активации, необходимого для запуска реакции, активным центрам на изогнутой внутренней поверхности требуется гораздо меньшее, чем ожидалось, напряжение».
Угарный газ можно использовать для производства синтетического топлива, что позволит сократить выбросы парниковых газов на 40 %.
Чтобы доказать это, исследователи сравнили разработанный Университетом Дарема нанопористый катализатор с другими электрокатализаторами для улавливания углекислого газа. Среди них были поликристаллическое серебро, серебряные нанопроволоки и наночастицы.
При тестировании катализатора в тех же условиях непористый серебряный катализатор показал лучшие результаты по сравнению с другими катализаторами в условиях воздействия воды.
«Селективное преобразование углекислого газа в монооксид углерода — перспективный путь к экологически чистой энергетике, но технически это сложный процесс, — говорит Цзяо. — Мы надеемся, что разработанный нами катализатор проложит путь к будущим достижениям в этой области».
Исследование финансировалось Фондом нефтяных исследований Американского химического общества и Исследовательским фондом Университета Делавэра. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.