Ny katalysator til lavere kuldioxidemissioner

Hvis CO ₂ atmosfærens indhold skal ikke stige yderligere, kuldioxid skal omdannes til noget andet. Imidlertid, som CO ₂ er et meget stabilt molekyle, dette kan kun gøres ved hjælp af specielle katalysatorer. Hovedproblemet med sådanne katalysatorer har hidtil været deres mangel på stabilitet:efter en vis tid, mange materialer mister deres katalytiske egenskaber.

På TU Wien, der forskes i en særlig klasse af mineraler - perovskitterne, som hidtil har været brugt til solceller, som anodematerialer eller elektroniske komponenter frem for deres katalytiske egenskaber. Nu er det lykkedes forskere ved TU Wien at producere en særlig perovskit, der er glimrende velegnet som katalysator til omdannelse af CO ₂ til andre nyttige stoffer, såsom syntetiske brændstoffer. Den nye perovskitkatalysator er meget stabil og også relativt billig, så det ville være egnet til industriel brug.

Sådan lukkes carboncyklussen

"Vi er interesserede i den såkaldte omvendte vand-gas-skiftreaktion, "siger professor Christoph Rameshan fra Institute of Materials Chemistry ved TU Wien." I denne proces, kuldioxid og hydrogen omdannes til vand og kulilte. Du kan derefter behandle kulilte yderligere, for eksempel til methanol, andre kemiske basismaterialer eller endda til brændstof. "

Denne reaktion er ikke ny, men det er ikke rigtig blevet implementeret i industriel skala for CO ₂ udnyttelse. Det finder sted ved høje temperaturer, hvilket bidrager til, at katalysatorer hurtigt nedbrydes. Dette er et særligt problem, når det kommer til dyre materialer, såsom dem, der indeholder sjældne metaller.

Christoph Rameshan og hans team undersøgte, hvordan man skræddersy et materiale fra klassen perovskitter specielt til denne reaktion, og han havde succes:"Vi prøvede et par ting og kom til sidst med en perovskit lavet af kobolt, jern, calcium og neodym, der har fremragende egenskaber, "siger Rameshan.

Atomer vandrer gennem krystallen

På grund af sin krystalstruktur, perovskitten tillader visse atomer at vandre gennem den. For eksempel, under katalyse, koboltatomer fra indersiden af ​​materialet rejser bugser overfladen og danner små nanopartikler der, som derefter er særligt kemisk aktive. På samme tid, der dannes såkaldte ilt-stillinger-positioner i krystallen, hvor et oxygenatom faktisk skal sidde. Det er netop på disse ledige stillinger, at CO ₂ molekyler kan lægge særlig godt til, for derefter at blive dissocieret til ilt og kulilte.

"Vi kunne vise, at vores perovskit er betydeligt mere stabil end andre katalysatorer, "siger Christoph Rameshan." Det har også den fordel, at det kan regenereres:Hvis dets katalytiske aktivitet aftager efter et bestemt tidspunkt, du kan simpelthen gendanne det til sin oprindelige tilstand ved hjælp af ilt og fortsætte med at bruge det. "

Indledende vurderinger viser, at katalysatoren også er økonomisk lovende. "Det er dyrere end andre katalysatorer, men kun med en faktor tre, og det er meget mere holdbart, "siger Rameshan." Vi vil nu gerne prøve at erstatte neodymiet med noget andet, hvilket kan reducere omkostningerne endnu mere. "

Industriværket med indbygget brændstofproduktion

Teoretisk set du kunne bruge sådanne teknologier til at få CO ₂ ud af atmosfæren - men for at gøre det skulle du først koncentrere kuldioxiden, og det kræver en betydelig mængde energi. Det er derfor mere effektivt at først konvertere CO ₂ hvor den produceres i store mængder såsom i industrianlæg. "Du kan simpelthen tilføje en ekstra reaktor til eksisterende anlæg, der i øjeblikket udleder meget CO ₂ , hvor CO ₂ omdannes først til CO og derefter behandles yderligere, "siger Christoph Rameshan. I stedet for at skade klimaet, et sådant industrianlæg ville så give yderligere fordele.