Учёные из США создали электроды, которые состоят из меди, оксида иридия и пористых мембран из фторопласта. Эти электроды способны быстро и эффективно расщеплять молекулы углекислого газа.
Разработка таких электродов позволит создать первые экономически выгодные методы улавливания углекислого газа из атмосферы, как сообщила пресс-служба Массачусетского технологического института (MIT).
«Наш метод примечателен тем, что для функционирования наших электродов не имеет значения, какой тип катализаторов вы выберете для расщепления CO2. Микроскопическая медная проволока может быть интегрирована в любой газодиффузионный электрод, независимо от структуры и свойств катализатора. Это позволяет адаптировать практически любые типы электродов для разложения углекислого газа», — рассказал профессор Массачусетского технологического института Крипа Варанаси, слова которого цитирует пресс-служба вуза.
Как подчёркивают профессор Варанаси и его соратники, специалисты в области химии, уже на протяжении многих лет учёные ищут способы преобразования углекислого газа из атмосферы в биотопливо и другие ценные соединения. Однако этому препятствует то, что для расщепления молекул CO2 требуется большое количество энергии. Эта особенность углекислого газа создаёт проблемы не только для человека, но и для всех живых организмов, некоторые из которых, такие как растения и цианобактерии, научились разлагать CO2.
Недавно учёные разработали нанокатализаторы, которые могут проводить подобные реакции. Однако их эффективность пока недостаточна для промышленного использования.
Кроме того, для работы этих катализаторов требуются сложные газодиффузионные электроды, которые трудно масштабировать и которые часто работают неэффективно.
Профессор Варанаси и его коллеги решили эти проблемы, создав универсальные электроды на основе пористых мембран из фторопласта и медной микропроволоки. Эти электроды одновременно хорошо проводят электрический ток, активно взаимодействуют с молекулами CO2 и катализаторами, а также отталкивают воду.
В прошлом накопление воды на поверхности электродов было одной из основных проблем, которая приводила к резкому снижению эффективности расщепления молекул углекислого газа.
Для того чтобы проверить работу этих электродов, учёные покрыли их частицами оксида иридия, которые способны расщеплять углекислый газ и превращать его молекулы в ацетилен — углеводород.
Эксперименты показали, что новые электроды обладают высокой эффективностью, достигающей 70–75%, даже при больших размерах. Это выгодно отличает их от существующих аналогов, площадь которых не превышает 5 квадратных сантиметров из-за резкого роста сопротивления.
Таким образом, химики пришли к выводу, что это открывает перспективы для создания масштабируемых систем улавливания атмосферного углекислого газа.