Tre olika sätt som elektroreduktion av CO2 potentiellt skulle kunna stänga kolets kretslopp. Kredit:Delfts tekniska universitet
Det låter kanske för bra för att vara sant, men TU Delfts doktorand Ming Ma har hittat ett sätt att producera alkohol ur tomma luften. Eller för att vara mer exakt, han har hittat hur man effektivt och exakt kontrollerar processen för elektroreduktion av CO 2 att producera ett brett utbud av användbara produkter, inklusive alkohol. Att kunna använda CO 2 eftersom en sådan resurs kan vara avgörande för att hantera klimatförändringarna. Hans disputation äger rum den 14 september th .
Carbon Capture and Utilization (CCU)
För att lindra atmosfärisk CO 2 koncentration, kolavskiljning och -användning (CCU) skulle kunna vara en genomförbar alternativ strategi till kolavskiljning och -bindning (CCS). Den elektrokemiska reduktionen av CO 2 till bränslen och förädlade kemikalier har väckt stor uppmärksamhet som en lovande lösning. I denna process, den fångade CO 2 används som en resurs och omvandlas till kolmonoxid (CO), metan (CH 4 ), etylen (C 2 H 4 ), och även flytande produkter som myrsyra (HCOOH), metanol (CH 3 OH) och etanol (C 2 H 5 ÅH).
Kolvätena med hög energidensitet kan direkt och bekvämt användas som bränslen inom den nuvarande energiinfrastrukturen. Dessutom, produktionen av CO är mycket intressant eftersom den kan användas som råvara i Fischer-Tropsch-processen, en välutvecklad teknik som har använts flitigt inom industrin för att omvandla syngas (CO och väte (H 2 )) till värdefulla kemikalier som metanol och syntetiska bränslen (som diesel). Den bifogade figuren beskriver dessa tre processer och hur elektroreduktion av CO 2 potentiellt kan stänga kolkretsloppet.
Exakt inställning av processen
I sin doktorsavhandling Ming Ma, arbetar i gruppen av Dr. Wilson A. Smith, beskriver de processer som sker i nanoskala när olika metaller används vid elektroreduktion av CO 2 . Till exempel, användning av nanotrådar av koppar i elektroreduktionsprocessen leder till produktion av kolväten, medan nanoporöst silver kan producera CO. Dessutom, som mamma upptäckte, processen kan regleras mycket exakt genom att ändra längden på nanotrådarna, och den elektriska potentialen. Genom att justera dessa villkor, han kan producera vilken kolbaserad produkt som helst, eller kombinationer i vilket förhållande som helst, på så sätt producera resurserna för de tre uppföljningsprocesserna som beskrivs ovan.
Att använda metallegeringar i processen leder till ännu mer intressanta resultat. Medan platina på egen hand producerar väte, och guld genererar CO, en legering av dessa två metaller producerar oväntat också myrsyra (HCOOH) i relativt stora mängder. Myrsyra har potentiellt en mycket lovande användning i bränsleceller.
Nästa steg
Nu när dessa processer har kartlagts, nästa steg för teamet på Smith Lab for Solar Energy Conversion and Storage vid TU Delft, (Ma är den första doktoranden som tar examen från Wilson Smiths lab) är att leta efter sätt att förbättra selektiviteten för enskilda produkter och att börja designa sätt att skala upp denna process.
Smith fick precis ett ERC Starting Grant för att göra just det:"förbättra vår förståelse av de komplicerade reaktionsmekanismerna för att få bättre kontroll över CO 2 elektrokatalytisk process”.
Annat arbete i labbet fokuserar på soldriven klyvning av vatten:Enkel lösning gör väteproduktion genom solvattenklyvning effektivare och billigare, och billigt, effektiv och stabil fotoelektrod kan förbättra vattenuppdelningen med solenergi.
