At bryde kuldioxid hurtigere, billigere, og mere effektivt

En ny katalysator nedbryder kuldioxid til nyttige kemikalier hurtigere, billigere, og mere effektivt end standardmetoden, rapporterer et team af forskere i denne uges udgave af PNAS . Opdagelsen kunne gøre det muligt økonomisk at omdanne kuldioxid til brændstoffer.

Kuldioxid er en stabil, rigelig gas. Faktisk er det lidt for rigeligt, og den ekstra kuldioxid i atmosfæren ændrer klodens klima. Ved dette, mange kemikere arbejder på effektive måder at omdanne kuldioxid til andre nyttige produkter. Men kuldioxidens stabilitet gør dette svært. Det er svært at få molekylet, glad for sig selv, at reagere med noget andet.

Den bedste eksisterende teknik til elektrokemisk at bryde kuldioxid i stykker, der vil reagere kemisk, bruger en katalysator lavet af platin. Men platin er en sjælden, dyrt metal.

Nu, et team af forskere under ledelse af Yongtao Meng, en tidligere UConn-kandidatstuderende i laboratoriet hos Institute for Materials Science-direktør Steve Suib og nu forsker ved Stanford University, har fundet på en bedre måde. De skabte en elektrokemisk celle fyldt med en porøs, skummende katalysator fremstillet af nikkel og jern. Begge metaller er billige og rigelige. Når kuldioxidgas kommer ind i den elektrokemiske celle, og en spænding påføres, katalysatoren hjælper kuldioxiden (et carbonatom med to iltstoffer) med at afbryde ilt for at danne kulilte (et carbonatom med et ilt). Kulilte er meget reaktivt og en nyttig forløber til fremstilling af mange slags kemikalier, herunder plastik og brændstoffer såsom benzin.

Ikke alene fungerer den nye nikkel-jern-katalysator godt; det er faktisk mere effektivt end den dyre platinproces, den kunne erstatte. Den elektrokemiske celle, der anvender nikkel-jern-katalysatoren, opnår næsten 100 % effektivitet.

"Det er næsten uhørt. Typisk i et godt system vil du få 90 til 95% effektivitet, men den er måske ikke stabil, fungerer muligvis ikke ved den samme lave spænding eller er måske ikke billig, "siger Suib. Denne proces har det hele.

Suibs laboratorium brugte scanningstransmissionselektronmikroskopi til at kortlægge tværsnit af den nye nikkel-jern-katalysator, afslører dens interne struktur. Teknisk set er det et nikkeljernhydroxidcarbonat, med en porøs struktur, der tillader kuldioxidgassen at strømme igennem den. Suibs mikroskopiske arbejde viste, at katalysatoren forblev intakt og ikke blev nedbrudt ved brug.

Det næste trin i processen er at se, om det kan skaleres op, fremstillet i løs vægt, og testet i industrielle situationer såsom kraftværker, der producerer store mængder kuldioxid som affaldsprodukt.