Νέος καταλύτης χαλκού-ψευδαργύρου επιτυγχάνει υψηλή εκλεκτικότητα στη μετατροπή διοξειδίου του άνθρακα σε αιθανόλη, ανοίγοντας τον δρόμο για παραγωγή καυσίμων και χημικών από δεσμευμένο CO₂
Ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Hyoyoung Lee από το Τμήμα Χημείας του Sungkyunkwan University ανέπτυξε έναν νέο καταλύτη που μετατρέπει το διοξείδιο του άνθρακα σε αιθανόλη με υψηλή εκλεκτικότητα.
Η μελέτη, με τίτλο «Atomic-scale Cu–Zn synergy directs asymmetric C–C coupling for ethanol-selective CO₂ electroreduction», δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Applied Catalysis B: Environment and Energy.
Το διοξείδιο του άνθρακα αποτελεί σημαντικό αέριο του θερμοκηπίου, όμως μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως πηγή άνθρακα για την παραγωγή πολύτιμων καυσίμων και χημικών προϊόντων.
Η αιθανόλη είναι ιδιαίτερα ελκυστική, καθώς χρησιμοποιείται ευρέως ως ανανεώσιμο καύσιμο, διαλύτης, απολυμαντικό και βιομηχανική πρώτη ύλη.
Ωστόσο, τα συμβατικά συστήματα μετατροπής του CO₂ συχνά παράγουν αρκετά ανεπιθύμητα παραπροϊόντα, γεγονός που απαιτεί ενεργοβόρες διαδικασίες διαχωρισμού και καθαρισμού.
Για να αντιμετωπίσει αυτή την πρόκληση, η ερευνητική ομάδα του SKKU σχεδίασε έναν καταλύτη στον οποίο άτομα χαλκού και ψευδαργύρου τοποθετούνται άμεσα το ένα δίπλα στο άλλο πάνω σε ένα ανθρακικό υπόστρωμα.
Σε αυτή την εξαιρετικά μικρή κλίμακα, τα δύο μέταλλα λειτουργούν συνεργατικά: ο ψευδάργυρος βοηθά στην προετοιμασία βασικών ενδιάμεσων προϊόντων της αντίδρασης, ενώ ο χαλκός προωθεί τον σχηματισμό δεσμών άνθρακα-άνθρακα που απαιτούνται για την παραγωγή αιθανόλης.
Αυτή η συνεργατική δομή κατευθύνει την αντίδραση πιο αποτελεσματικά προς την παραγωγή αιθανόλης, μειώνοντας παράλληλα τον σχηματισμό ανταγωνιστικών προϊόντων.
Ο καταλύτης πέτυχε φαρανταϊκή απόδοση αιθανόλης 69% σε σύστημα MEA. Τα αποτελέσματα αυτά καταδεικνύουν τόσο την υψηλή εκλεκτικότητα του προϊόντος όσο και την υποσχόμενη λειτουργική σταθερότητα.
Η μελέτη προσφέρει μια νέα στρατηγική σχεδιασμού καταλυτών, βασισμένη στον έλεγχο των χημικών αντιδράσεων σε επίπεδο ατόμου προς άτομο.
Με περαιτέρω βελτιώσεις στην πυκνότητα ρεύματος, την ενεργειακή απόδοση, τη συγκέντρωση προϊόντος και τη μακροχρόνια λειτουργία, αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε να υποστηρίξει στο μέλλον την ηλεκτροχημική μετατροπή δεσμευμένου CO₂ σε χρήσιμα υγρά καύσιμα και χημικές πρώτες ύλες.
www.worldenergynews.gr
