廉价的催化剂将二氧化碳变成燃料

太阳最终提供了几乎所有生物体的能量在地球上,并能满足人类的所有可再生能源的需求。但存储和运输这个能量是很难的。现在瑞士的研究人员已经开发出一种催化剂,完全从地球上丰富的材料,太阳能发的电可以减少环境污染物有价值的化工原料一氧化碳二氧化碳。

关闭人为碳循环一个可能的方法是使用可再生能源,以减少二氧化碳——例如由燃烧化石燃料的电站所需的液体燃料或原料。一氧化碳与氢结合,可以产生液态碳氢化合物通过费过程。

不幸的是,一氧化碳是目前工业生产的部分减少碳的燃烧,而不是二氧化碳,增加更多的碳到大气中:“我们知道,在未来,将会有更多的可再生电力未来电网的解释道威尔逊史密斯荷兰代尔夫特科技大学。“我们如何使用它来丰富的化学物质如水和二氧化碳转换成有价值的化学物质,我相信,将会我们未来能源经济的支柱之一。

氧化铜是适度有效的电化学减少二氧化碳_,产生的一氧化碳、氢、甲酸和15小产品。然而,景山罗瑞士洛桑联邦理工学院的说:“这是非常具有挑战性的单独的很多产品。”更有选择性催化剂通常依赖于银等贵金属,黄金或钯。

Nano-enhancement

在新研究中,罗和他的同事使用原子层沉积,化学蒸汽沉积使沉积的改良型单一、连续原子层,覆盖铜氧化物纳米线与一层很薄的氧化锡。这有助于纳米线来催化还原二氧化碳,一氧化碳,而抑制任何进一步的减少。当裸铜氧化物纳米线被用作二氧化碳减少催化剂,一氧化碳的选择性达到了36%的峰值。然而,锡敷氧化物纳米线的选择性达到97%,保持高跨广泛的电动电位,重要的一个可行的工业solar-to-fuels设置可变光太阳能电池电压水平会导致变量。

材料不仅能催化还原二氧化碳的阴极,而且氧进化在阳极。然而,在pH值接近中度最好减少二氧化碳催化作用,但需要碱性条件下催化氧进化。研究人员创建了一个两舱制细胞,阴极室的酸碱6.75和阳极室13。如果两个隔间是完全独立的,质子消费将增加阴极室的pH值,而氢氧化消耗会减少阳极室的pH值。研究人员因此放置一个双极膜,包括阳离子交换膜和阴离子交换膜,两节车厢之间——一个技术最近被史密斯的代尔夫特大学首创集团和其他人。

因为潜在的跨膜,水分子在膜分离成质子和氢氧根离子,”罗解释说。的质子通过阳离子交换膜进入阴极室,和氢氧根离子通过阴离子交换膜进入阳极室。因此整体的pH值差异隔间可以维护。”研究人员连接细胞即光伏电池的设计,允许二氧化碳还原过程受太阳能强度的光。他们正在努力增加催化剂的效率,从而减少潜在热力学(上面的电压实验所需的必要),希望允许更便宜的双钙钛矿细胞反应。

史密斯说,“这是一篇优秀的论文。这并不是第一个太阳能驱动的双极膜;它并不是第一个双极膜减少二氧化碳,但它对我们来说是好的是看这些系统。他说目前镍催化剂用于氧进化反应在工业之外的有效改进。应该关注的二氧化碳减少,”他说。他们一个很好的选择:他们需要保持,选择性几百小时(论文中,研究人员测试设备五个小时)和降低潜在。