Исследователи из Токийского столичного университета добились успехов в реализации промышленного преобразования раствора бикарбоната, полученного из захваченного углерода, в раствор формиата, зеленое топливо. Их новая электрохимическая ячейка с пористым мембранным слоем между электродами преодолевает основные проблемы, с которыми сталкиваются при реактивном захвате углерода (RCC), и достигает производительности, соперничающей с энергоемкими методами с газовой подачей. Такие процессы, как их, напрямую добавляют ценность потокам отходов и являются ключом к достижению нулевых чистых выбросов.
Технология улавливания углерода является важной частью глобальной стратегии по сокращению выбросов и борьбе с изменением климата. Но важный вопрос о том, что мы делаем с улавливаемым углекислым газом, остается открытым. Мы просто загоняем его под землю или это нечто большее? Ученые определенно так считают. Используя самые современные катализаторы и химические процессы, ведутся работы по попытке преобразовать улавливаемый продукт во что-то более полезное для общества.
Одним из особенно заманчивых применений является преобразование углекислого газа в экологически чистое топливо. Была разработана технология использования электрохимических ячеек для восстановления углекислого газа до формиатного соединения, которое само по себе может использоваться в формиатных топливных ячейках для выработки электроэнергии. Однако существенным препятствием является необходимость в чистом углекислом газе: сжатие углекислого газа может быть очень энергоемким. Газ преобразуется не очень эффективно, и ячейки не служат очень долго. Введите реактивное улавливание углерода, где углекислый газ, растворенный в щелочных растворах, таких как растворы бикарбоната, может быть напрямую использован для создания ионов формиата без потерь, связанных с поставкой чистого газа. Ключевой задачей, стоящей перед исследователями, здесь является разработка более совершенной электрохимической ячейки, которая может селективно производить ионы формиата из ионов бикарбоната, не теряя побочных реакций, таких как производство водорода.
Теперь группа исследователей под руководством профессора Фумиаки Амано из Токийского столичного университета создала новую ячейку с превосходной селективностью для преобразования ионов бикарбоната в ионы формиата. В новой ячейке электроды, изготовленные из каталитического материала, отделены от полимерной электролитной мембраны пористой мембраной из эфира целлюлозы. Ионы водорода, полученные на одном электроде, проходят через электролитную мембрану и попадают в пористый слой, где он реагирует с ионами бикарбоната, эффективно производя углекислый газ в порах. Затем газ преобразуется в ионы формиата на другом электроде, также контактирующем с пористой мембраной. Когда они запустили свою ячейку в работу, они обнаружили, что фарадеевская эффективность их ячейки, доля электронов, преобразованных в формиат вместо других соединений, составила 85% даже при очень высоких токах. Это не только превосходит существующие конструкции, но и было обнаружено, что ячейка работает бесперебойно в течение более 30 часов и реализует почти полное преобразование бикарбоната в формиат. После удаления воды остается только твердое кристаллическое формиатное топливо.
Учитывая требования к технологиям изменения климата, такие улучшения в эффективной работе электрохимических ячеек обещают иметь большое влияние. Команда надеется, что их новый электролизер бикарбоната может стать жизнеспособным вариантом для общества, стремящегося к зеленой трансформации.
Данная работа была поддержана Токийским столичным правительством.
.jpg)
.jpg)
