Elektroder varme kanter omdanner CO2 -gas til brændstoffer og kemikalier

Et team af forskere har skabt en skålformet elektrode med 'varme kanter', som effektivt kan omdanne CO ₂ fra gas til kulstofbaserede brændstoffer og kemikalier, hjælpe med at bekæmpe truslen mod klimaforandringer, som atmosfærisk kuldioxid udgør.

Forskergruppen, fra University of Bath, Fudan Universitet, Shanghai, og Shanghai Institute of Pollution Control and Ecological Security, håber, at katalysatordesignet i sidste ende vil tillade brug af vedvarende elektricitet til at omdanne CO ₂ til brændstoffer uden at skabe yderligere atmosfærisk kulstof - i det væsentlige fungerer det som et elektrokemisk 'blad' for at omdanne kuldioxid til sukker.

Ved hjælp af denne reaktion, kendt som reduktion af kuldioxid, har et spændende potentiale, men to store forhindringer er dårlig omsætningseffektivitet af reaktionen og mangel på detaljeret viden om den nøjagtige reaktionsvej.

Denne nye elektrode løser disse udfordringer med højere konverteringseffektivitet og følsom detektering af molekyler, der skabes under reaktionens fremskridt - takket være dens innovative form og konstruktion. Den skålformede elektrode fungerer seks gange hurtigere end standard plan - eller flad - design.

Designets skålelignende form, teknisk kendt som en "omvendt opal struktur" koncentrerer elektriske felter på dens varme kanter - skålens kant - som derefter koncentrerer positivt ladede kaliumioner på reaktionens aktive steder, reducere energibehovet.

Kobber-indiumlegeringselektroden kan også være nyttig til sensitivt at studere reaktionsprocessen ved at måle Raman-signalet, som er højere i forhold til en typisk elektrode.

Undersøgelsen er offentliggjort i Journal of Materials Chemistry A .

Professor Ventsislav Valev, fra University of Baths Institut for Fysik, sagde:"Der er ikke et mere presserende menneskeligt behov end vejrtrækning. Men for hundreder af millioner mennesker er denne mest basale aktivitet en kilde til angst over at sænke levetiden, stigende børnedødelighed og klimaændringer. Der er tegn på, at CO ₂ øger overflade -ozon, kræftfremkaldende stoffer, og partikler, derved øge døden, astma, indlæggelse, og kræftfrekvenser. Det er derfor afgørende at blive ved med at undersøge nye måder at sænke CO ₂ niveauer i atmosfæren. "

Teamet ønsker at fortsætte forskningen for at udvikle den mest effektive katalysator til at udføre kulstofreduktion.

Professor Liwu Zhang, fra Fudan University, sagde:"CO ₂ forårsager klimaændringer, gør vores planet varmere. Ved at bruge ren elektricitet, vi kan omdanne CO2 til kemiske brændstoffer, som kan bruges igen. Dette bygger en cyklus af CO ₂ , uden forøgelse af CO ₂ koncentration og vil hjælpe med at redde vores verden.

"Imidlertid, at forbedre effektiviteten af ​​transformering af CO ₂ til kemiske brændstoffer, det er ekstremt vigtigt at kende reaktionsvejen, og find den mest egnede katalysator.

"Ligesom planter omdanner CO ₂ til sukker finder vi passende elektrokemiske 'blade' til CO2 -omdannelse. "

Undersøgelsen "Varme kanter" i en omvendt opalstruktur muliggør effektivt CO ₂ elektrokemisk reduktion og følsom in situ Raman -karakterisering "er offentliggjort i Journal of Materials Chemistry A .