Forskere laver alkohol ud af den blå luft

Det lyder måske for godt til at være sandt, men TU Delft-ph.d.-studerende Ming Ma har fundet en måde at producere alkohol ud af den blå luft. Eller for at være mere præcis, han har fundet ud af, hvordan man effektivt og præcist kontrollerer processen med elektroreduktion af CO ₂ at producere en bred vifte af nyttige produkter, herunder alkohol. At kunne bruge CO ₂ da en sådan ressource kan være afgørende for at tackle klimaændringer. Hans ph.d.-forsvar finder sted den 14. september ^th .

Carbon Capture and Utilization (CCU)

Til afbødning af atmosfærisk CO ₂ koncentration, kulstoffangst og -udnyttelse (CCU) kunne være en gennemførlig alternativ strategi til kulstoffangst og -sekvestrering (CCS). Den elektrokemiske reduktion af CO ₂ til brændstoffer og værdiskabende kemikalier har tiltrukket sig betydelig opmærksomhed som en lovende løsning. I denne proces, den fangede CO ₂ bruges som en ressource og omdannes til kulilte (CO), metan (CH ₄ ), ethylen (C ₂ H ₄ ), og endda flydende produkter såsom myresyre (HCOOH), methanol (CH ₃ OH) og ethanol (C ₂ H ₅ OH).

Kulbrinter med høj energitæthed kan direkte og bekvemt anvendes som brændstoffer inden for den nuværende energiinfrastruktur. Ud over, produktionen af ​​CO er meget interessant, da den kan bruges som råmateriale i Fischer-Tropsch-processen, en veludviklet teknologi, der er blevet meget brugt i industrien til at omdanne syngas (CO og brint (H ₂ )) til værdifulde kemikalier såsom methanol og syntetiske brændstoffer (såsom diesel). Den vedhæftede figur beskriver disse tre processer og måden elektroreduktion af CO på ₂ potentielt kan lukke kulstofkredsløbet.

Præcis tuning af processen

I sin ph.d.-afhandling Ming Ma, arbejder i gruppen af ​​Dr. Wilson A. Smith, beskriver de processer, der finder sted på nanoskala, når forskellige metaller bruges til elektroreduktion af CO ₂ . For eksempel, brug af kobber nanotråde i elektroreduktionsprocessen fører til produktion af kulbrinter, mens nanoporøst sølv kan producere CO. som mor opdagede, processen kan reguleres meget præcist ved at ændre længden af ​​nanotrådene, og det elektriske potentiale. Ved at justere disse betingelser, han er i stand til at producere et hvilket som helst kulstofbaseret produkt, eller kombinationer i et hvilket som helst ønsket forhold, dermed producere ressourcerne til de tre opfølgningsprocesser beskrevet ovenfor.

Brug af metallegeringer i processen fører til endnu mere interessante resultater. Mens platin alene producerer brint, og guld genererer CO, en legering af disse to metaller producerer uventet også myresyre (HCOOH) i relativt store mængder. Myresyre har potentielt en meget lovende anvendelse i brændselsceller.

Næste skridt

Nu hvor disse processer er blevet kortlagt, de næste skridt for teamet på Smith Lab for Solar Energy Conversion and Storage på TU Delft, (Ma er den første ph.d.-studerende, der dimitterer fra Wilson Smiths laboratorium) er at lede efter måder at forbedre selektiviteten af ​​enkelte produkter og begynde at designe måder at skalere denne proces op.

Smith har netop modtaget et ERC Starting Grant for at gøre netop det:'forbedre vores forståelse af de komplicerede reaktionsmekanismer for at få bedre kontrol over CO ₂ elektrokatalytisk proces«.

Andet arbejde i laboratoriet fokuserer på soldrevet spaltning af vand:Enkel løsning gør brintproduktion gennem solvandsspaltning mere effektiv og billigere, og billig, effektiv og stabil fotoelektrode kunne forbedre vandopdelingen med solenergi.