將二氧化碳轉化為有用材料的突破
家用熔爐、煙囪和工業裝置排出的廢氣會產生二氧化碳 (CO2）進入空氣，造成污染。科學家報告 ACS 能源快報 他們開發了一種新型電極，旨在通過捕獲 CO 來解決這個問題2 直接從空氣中提取，並將其轉化為一種有用的化學物質，稱為甲酸。在測試中，當暴露於模擬氣體並在二氧化碳中運行時，該系統的性能優於現有電極技術。2 其含量與大氣中的含量相似。
“這項工作表明，碳捕獲和轉化不應被視為單獨的步驟。通過將這兩種功能集成到單個電極中，我們展示了更簡單的 CO 途徑。2 在真實氣體條件下使用，”該研究的通訊作者 Wonyong Choi 解釋道。
為什麼選擇二氧化碳2 轉變是如此困難
從空氣中去除二氧化碳似乎很容易，特別是因為植物可以自然地去除二氧化碳。最大的挑戰在於如何使捕獲的氣體發揮作用，這是碳捕獲技術普及的重要一步。實際工業廢氣中，CO2 它通常與其他氣體混合，包括氮氣和氧氣。大多數現有的轉化系統在二氧化碳已經被分離和濃縮後才能有效運行，這限制了實用性。
為了克服這一障礙，Donglai Pan、Myoung Hwan Oh、Wonyong Choi 和他們的同事著手構建一個可以在現實條件下工作的系統。他們的目標是創造一種設備，在實際生產時能夠處理煙氣並轉化少量捕獲的二氧化碳。2 轉化為有價值的產品。
三層電極內部
研究小組設計了一種電極，可以讓氣體通過，同時捕獲並轉化二氧化碳。該裝置由三層組成： CO 捕獲材料2一層透氣碳紙和一層氧化錫（IV）催化層。這些組分一起可以將二氧化碳氣體轉化為甲酸。
甲酸是一種重要的化學品，用於多種應用，包括燃料電池和其他工業過程。直接從廢氣中生產可以使碳的再利用更加實用且更具成本效益。
現實條件下的穩健結果
當使用純 CO 進行測試時2 在類似的實驗室條件下，新電極的效率比現有的碳轉化電極高出約 40%。當研究人員使用含有 15% CO 的模擬煙氣時，優勢變得更加明顯28%氧氣和77%氮氣。在這些條件下，新系統繼續產生大量甲酸，而其他技術產生的甲酸很少。
事實證明，該電極能夠捕獲濃度與大氣中相似的二氧化碳，表明它可以在環境空氣中工作。研究人員表示，這種方法提供了一種將碳捕獲整合到實際工業應用中的有前途的方法。他們還建議，類似的設計最終可以用於捕獲和轉化其他溫室氣體，包括甲烷。
作者感謝韓國國家研究基金會的資助。
