Ново електрохимично устройство има потенциал за директно разделяне на въглероден диоксид (CO2) на въглерод и чист кислород. Екипът от университета в Нанкин, Китай, твърди, че тази техника може да се окаже полезна за ефективното производство на кислород в екстремни среди.
Интересно е, че новото устройство премахва необходимостта от строги условия за налягане и температура, които обикновено се изискват за такива реакции.
„Ако необходимата енергия идва от възобновяеми източници, този метод проправя пътя към въглеродна неутралност. Същевременно това е практичен, контролируем метод за производство на О2 от CO2 с широк потенциал за приложение – от изследването на Марс и снабдяването с кислород на скафандри до поддържането на живота под вода, дихателните маски, пречистването на въздуха в затворени помещения и пречистването на промишлени отпадъци“, посочват изследователите в съобщението за пресата.
Нов метод за производство на кислород
Растенията използват фотосинтеза, като превръщат CO2 в кислород и глюкоза. Процесът зависи от водородните атоми, които действат като посредници.
От години учените се опитват да възпроизведат тази реакция по изкуствен начин при умерени условия.
Сега изследователи от университета в Нанджин, в сътрудничество с университета Фудан, разработват нова техника за директно разделяне на CO2 на въглерод и кислород. За разлика от традиционните методи, които разчитат на водород, техният процес използва литий като ключов междинен продукт.
Изследователите са разработили ново електрохимично устройство за постигане на директно разделяне на CO2. Устройството включва газов катод с наноразмерен катализатор, изработен от рутений и кобалт, и метален литиев анод.
Как работи? Когато СО2 се въведе в катода, той преминава през двустепенна електрохимична редукция, подпомагана от лития. Първо, СО2 реагира с лития, за да образува литиев карбонат (Li2CO3). Впоследствие този литиев карбонат влиза в допълнителна реакция, в резултат на която се получават литиев оксид (Li2O) и елементарен въглерод.
Накрая, чрез процес на електрокаталитично окисление, генерираният литиев оксид (Li2O) се превръща обратно в литиеви йони, като се освобождава кислороден газ (O2) като страничен продукт. Този процес ефективно трансформира CO2 в използваем въглерод и кислород.
Оптимизираният катализатор постига добив на кислород от над 98,6 %.
„Използването на оптимизиран RuCo катализатор позволява много висок добив на O2, над 98,6 процента, което значително надхвърля ефективността на естествената фотосинтеза“, отбелязва екипът в прессъобщение.
Идеален за марсианската атмосфера
Новоразработената технология за разделяне на CO2 демонстрира своята гъвкавост, като успешно работи не само с чист въглероден диоксид, но и с редица смесени газове.
Това включва симулирани димни газове, които имитират промишлени емисии, смес от CO2 и кислород и дори симулирана марсианска атмосфера. Тънката марсианска атмосфера е съставена предимно от CO2 – с налягане под един процент от атмосферното налягане на Земята.
За да симулират тази среда за тестване на технологията за разделяне на CO2, изследователите създават газова смес, състояща се от аргон и много ниска концентрация (1 процент) на CO2. Екипът обаче не е разкрил количеството кислород, генерирано при условия, подобни на марсианските.
Ако тази технология се окаже успешна, тя може да помогне на бъдещите изследователи на Марс.
Интересно е, че тази технология има потенциал да подпомогне изграждането на подводни местообитания, както и разработването на усъвършенствани системи за пречистване на въздуха.
Откритията са публикувани в списание Angewandte Chemie.
Източник: InterestingEngineering
