Naukowcy Yale zrobili następny krytyczny krok w tworzeniu skalowalnego procesu usuwania dwutlenku węgla (CO2) z powietrza i „recyrkulacji” go jako paliwa odnawialnego.
W nowym badaniu opublikowanym w czasopiśmie Nature Nanotechnology Yale Chemist Hailiang Wang i jego współpracownicy opisują swój najnowszy przełom w tworzeniu metanolu – powszechnie stosowanego płynnego paliwa do spalania wewnętrznego i innych silników – z emisji przemysłowej CO2, podstawowego gazu cieplarnianego, podstawowego gazu cieplarnianego. Przyczyniając się do zmian klimatu.
Proces ten może zawierać daleko idące aplikacje w całej branży.
„Jest to nowa strategia, która wprowadza redukcję CO2 do metanolu na nowy poziom” – powiedział Wang, profesor chemii na Wydziale Sztuki i Nauki Yale oraz główny autor New Study. Wang jest także członkiem Yale Energy Sciences Institute i Yale Center for Natural Carbon Revure.
Transformacja CO2 w metanol jest dwustopniową reakcją chemiczną. Po pierwsze, CO2 reaguje z katalizatorem, aby stać się tlenkiem węgla (CO). Następnie CO przechodzi reakcję katalityczną, aby stać się metanolem.
Najbardziej skuteczny poprzedni proces – opracowany również w laboratorium Wanga – zawierał pojedynczy katalizator wykonany z kobaltu cząsteczek tetraaminoftacyjanowych wspieranych na nanorurkach węglowych.
Ale dwa etapy reakcji mają niedopasowanie tego katalizatora z jednym miejscem: konwersja CO2 na CO nie jest tak wydajna ani selektywna, co stanowi wyzwanie dla naukowców próbujących opracować solidny proces, który można skalować do użytku przemysłowego.
„Posiadanie tylko jednego rodzaju miejsca katalitycznego nie było optymalne dla obu kroków w reakcji” – powiedział Jing Li, stowarzyszony doktorant w laboratorium Wanga i pierwszy autor Nowego badania. „Aby uniknąć tego kompromisu, zaprojektowaliśmy teraz katalizator„ dwóch w jednym ”.
Nowy proces rozpoczyna się od niklu tetrametoksyftalocyjaniny do konwersji CO2 do CO. Nowo uformowany CO, następnie migruje do miejsca kobaltu – naukowcy z katalizy nazywają to „rozlewem” – w celu ukończenia zmniejszenia metanolu.
„Nasza praca oferuje potencjalnie skalowalne rozwiązanie w celu zmniejszenia śladów węglowych i przyspieszenia przejścia do czystszej energii” – powiedział były doktorat Conor Rooney. Student w laboratorium Wanga i współautor nowego badania.
Rooney jest założycielem Oxylus Energy, firmy, która współpracuje z partnerami branżowymi w celu przekształcania odpadów węglowych w płynne paliwo metanolu, oparte na badaniach z Wang Lab.
Dodatkowi współautorzy z Yale to Seonjeong Cheon, Yuanzuo Gao, Bo Shang, Huan Li, Longtao Ren i Shize Yang. Yang jest dyrektorem korekcji aberracji elektronowej, kompleksowej mikroskopii elektronowej i spektroskopii, koncentrujące się na badaniach nad dziedzinami materiałów.
Badanie to współpraca z Quansong Zhu i Robertem Baker z Ohio State University, którzy dostarczyli eksperymentalne dowody na spillover z witryny niklu do witryny kobaltu. Inni współpracownicy z badania to Alvin Chang i Zhenxing Feng z Oregon State University oraz Huan Li, Zhan Jiang i Yongye Liang z Southern University of Science and Technology.
Badania zostały częściowo sfinansowane przez Yale Center for Natural Carbon Capture i National Science Foundation.