To odkrycie zaskoczyło nawet samych badaczy. Katalizator zbudowany z miedzi, węgla i azotu umożliwia zamianę dwutlenek węgla w etanol. Wszystko dzięki zastosowaniu nanotechnologii.

Powierzchnia katalizatora w powiększeniu

Powierzchnia katalizatora w powiększeniu

Naukowcy z Wydziału Energii z Narodowego Laboratorium Oak Ridge w Stanach Zjednoczonych, opracowali elektromechaniczny proces, polegający na zamianie z użyciem niewielkich cząstek węgla i miedzi dwutlenku węgla na etanol. To nieoczekiwane odkrycie łączy dziedzinę nanoprodukcji z katalizą, czyli zjawiskiem przyspieszenia szybkości reakcji chemicznej dzięki dodaniu do układu niewielkiej ilości katalizatora.

– Odkryliśmy trochę przez przypadek, że ten materiał pracuje – powiedział Adam Rondinone, główny autor opracowania opublikowanego w czasopiśmie ChemistrySelect. – Próbowaliśmy uczyć się pierwszej części tej reakcji, gdy zdaliśmy sobie sprawę, że katalizator przeprowadza cały proces samodzielnie – dodał naukowiec.

dzieki-zastosowaniu-nanotechnologii-dokonano-niezwyklego-odkrycia-stworzono-katalizator-zbudowany-z-miedzi-wegla-i-azotu-ktory-umozliwia-zamiane-dwutlenku-wegla-w-etanol

Specjalny katalizator

Zespół używał katalizatora wykonanego z węgla, azotu i miedzi, do którego przyłożono napięcie elektryczne, by uruchomić skomplikowane reakcje chemiczne, odwracające proces spalania. Z pomocą katalizatora opartego na nanotechnologii, roztwór dwutlenku węgla rozpuszcza się w wodzie przekształconej w etanol z wydajnością wynoszącą 63 procent. Zazwyczaj ten rodzaj reakcji elektrochemicznej daje mieszankę różnych produktów, w małych ilościach.

– Bierzemy dwutlenek węgla, czyli produkt uboczny spalania i przeprowadzamy reakcję spalania od tyłu z dużą dokładnością, aby otrzymać przydatne paliwo – tłumaczył Rondinone. – Etanol był niespodzianką, to było bardzo trudne, aby z dwutlenku węgla przejść od razu do etanolu przy użyciu jednego katalizatora – dodał.

Innowacyjność tego katalizatora polega na jego nanoskalowej strukturze, składającej się z nanocząsteczek miedzi osadzonych w kolcach węgla. To nanoteksturowe podejście unika używania drogich i rzadkich metali, takich jak platyna, które ograniczają efektywność wielu katalizatorów.

 

Tanie i dostępne materiały

– Przy użyciu pospolitych materiałów, ale przy zaangażowaniu ich w nanotechnologię, zorientowaliśmy się jak ograniczyć reakcje uboczne i otrzymać jako wynik jedną, pożądaną rzecz – powiedział Rondidone.Ze wstępnej analizy naukowców wynika, że ostra tekstura powierzchni katalizatora zapewnia wystarczająco dużo bocznych reakcji, ułatwiających przekształcenie dwutlenku węgla w etanol.

– Ostre krawędzie powierzchni katalizatora koncentrują reaktywność elektrochemiczną – tłumaczył autor opracowania.

Magazynowanie energii

Technika polegająca na tanich materiałach i zdolności do działania w temperaturze pokojowej w wodzie, może być wykorzystana na szerszą skalę w przemyśle. Na przykład, ten proces może być używany do przechowywania nadmiaru energii elektrycznej pochodzącej z elektrowni wiatrowych lub farm fotowoltaicznych. To pozwala przechowywać energię jako etanol i równoważyć jej dostarczanie z okresowych, odnawialnych źródeł energii.

Naukowcy planują dalsze badania w tej dziedzinie, aby polepszyć i usprawnić produkcję oraz poznać właściwości i zachowanie katalizatora.

Polecane: