Ο γραφίτης, ο πυρήνας άνθρακα ενός ταπεινού μολυβιού Νο. 2, είναι επίσης ένα βασικό συστατικό σε τεχνολογίες όπως οι μπαταρίες, τα smartphones, οι φορητοί υπολογιστές και ο βιομηχανικός εξοπλισμός ενέργειας. Σήμερα, σχεδόν όλο αυτό το κρίσιμο ορυκτό πρέπει να εξορύσσεται και να υποβάλλεται σε επεξεργασία και, στις Ηνωμένες Πολιτείες, να εισάγεται.
Ένας νέος τρόπος μετατροπής του άνθρακα
Αλλά τώρα, ερευνητές στο Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ (Berkeley Lab), στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϊ και στο Εθνικό Ινστιτούτο Χημικής Φυσικής και Βιοφυσικής της Εσθονίας έχουν δείξει έναν πολλά υποσχόμενο τρόπο μετατροπής του άνθρακα που λαμβάνεται από τον αέρα σε γραφίτη, ανοίγοντας μια πιθανή εναλλακτική λύση στην εξόρυξη. Η εργασία δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο περιοδικό Nature Communications.
Οι ερευνητές κατασκεύασαν μια προσαρμοσμένη διάταξη μικροσκοπίου για να παρακολουθήσουν μια διαδικασία γνωστή ως ηλεκτρόλυση τηγμένου άλατος, η οποία χρησιμοποιεί ηλεκτρισμό και θερμά υγρά άλατα για να μετατρέψει το διοξείδιο του άνθρακα σε στερεό άνθρακα. Για πρώτη φορά, οι ερευνητές μπόρεσαν να παρακολουθήσουν τη διαδικασία σε πραγματικό χρόνο μέσα σε διαβρωτικά τηγμένα άλατα που θερμαίνονται στους 500°C (932°F) ενώ το σύστημα λειτουργούσε.
Οι απαντήσεις στα ερωτήματα δεκαετιών
Οι παρατηρήσεις απάντησαν σε ένα ερώτημα δεκαετιών σχετικά με το πώς συμβαίνει η αντίδραση σε μοριακό επίπεδο, αποκαλύπτοντας μια απροσδόκητη διαδικασία δύο σταδίων. Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι η βασική χημική αντίδραση παρέμεινε η ίδια ακόμη και όταν άλλαξαν τα υλικά που χρησιμοποιούνται για τα ηλεκτρόδια και τα τηγμένα άλατα. Επειδή διαφορετικά υλικά παράγουν διαφορετικές δομές άνθρακα, οι επιστήμονες θα πρέπει να είναι σε θέση να συντονίσουν τη διαδικασία για να παράγουν πολύτιμα προϊόντα άνθρακα, με στόχο την παραγωγή γραφίτη ποιότητας μπαταρίας.
Μια κοντινή λήψη δείχνει την εσωτερική πειραματική διάταξη για να μελετήσουν πώς το διοξείδιο του άνθρακα μετατρέπεται σε στερεό άνθρακα στην ηλεκτρόλυση τηγμένου αλατιού. Τα γκρίζα ηλεκτρόδια παρέχουν την ηλεκτρική ενέργεια και χρησιμεύουν ως τόπος χημικών αντιδράσεων με ένα δείγμα αλατιού (κέντρο). Πίστωση: Sander Ratso/Εθνικό Ινστιτούτο Χημικής Φυσικής και Βιοφυσικής
«Αυτή είναι μια σημαντική νίκη σε μια ευρύτερη προσπάθεια σύνθεσης κρίσιμων υλικών και υλικών μπαταριών χρησιμοποιώντας τηγμένα άλατα», δήλωσε ο Mike Whittaker, επιστήμονας του Εργαστηρίου Berkeley που εργάστηκε στο έργο. «Εάν μπορούσατε να εκτελέσετε αυτήν τη διαδικασία σε χαμηλές θερμοκρασίες με πραγματικά φθηνά άλατα, θα μπορούσατε να την έχετε σε πολλά μέρη και θα μπορούσατε να παράγετε αρκετό γραφίτη που θα μπορούσατε να τροφοδοτήσετε τις αλυσίδες εφοδιασμού μπαταριών».
Η προσέγγιση της ομάδας καταδεικνύει έναν ισχυρό νέο τρόπο μελέτης της χημείας μέσα στα τηγμένα άλατα, ένα περιβάλλον που ιστορικά ήταν δύσκολο να διερευνηθεί άμεσα λόγω των σκληρών συνθηκών του. Το επόμενο βήμα είναι ο προσδιορισμός των βέλτιστων συνδυασμών τηγμένων αλάτων, υλικών ηλεκτροδίων, θερμοκρασιών και τάσεων για την παραγωγή γραφίτη και άλλων υλικών άνθρακα. Οι ερευνητές θα πρέπει επίσης να κλιμακώσουν την προσέγγιση για να παράγουν βιομηχανικά χρήσιμες ποσότητες.
www.worldenergynews.gr
