Результаты исследования, проведенного профессором химии Урбана-Шампейн из Иллинойского университета Эндрю Гевиртом и аспирантом Синьи (Стефани) Чен, опубликованы в журнале Natural Catalysis.
В исследовании сообщается, что позволить газу CO2 проходить через реакционную камеру, оснащенную медными электродами и раствором электролита, является наиболее распространенным методом, который используют исследователи для преобразования CO2 в полезные углеродсодержащие химические вещества.
«Металлическая медь очень избирательна по отношению к типу углерода, который образует этилен», – сказал Гевирт. "Из разных материалов электродов будут выделяться разные химические вещества, такие как окись углерода вместо этилена или смесь других углеродных химикатов. В этом исследовании мы разработали новый тип медного электрода, который почти полностью производит этилен."
В предыдущих исследованиях использовались другие металлы и молекулярные покрытия на электроде, чтобы помочь направить реакции восстановления CO2.
Однако эти покрытия нестабильны, часто разрушаются в процессе реакции и отваливаются от электродов. «Что мы сделали иначе в этом исследовании, так это объединить ионы меди и полимеры в раствор, а затем нанести этот раствор на электрод, увлекая полимер в медь», – сказал Чен.
В лаборатории команда обнаружила, что новые электроды с полимером с меньшей вероятностью ломаются и производят более стабильные химические промежуточные продукты, что приводит к более эффективному производству этилена. «Мы смогли преобразовать CO2 в этилен со скоростью до 87%, в зависимости от используемого электролита», – сказал Чен. "Это больше, чем в предыдущих отчетах о коэффициенте конверсии около 80% при использовании других типов электродов."
«С развитием экономичных источников электроэнергии в сочетании с повышенным интересом к технологии сокращения выбросов CO2 мы видим большой потенциал для коммерциализации этого процесса», – сказал Гевирт.
Это исследование поддержали Международный институт углеродно-нейтральных энергетических исследований, отдел исследований и технологий новой энергии Shell и Национальный научный фонд.