Ett team av forskare vid University of Delawares Center for Catalytic Science and Technology (CCST) har upptäckt en ny tvåstegsprocess för att öka effektiviteten av koldioxid (CO2) elektrolys, en kemisk reaktion som drivs av elektriska strömmar som kan hjälpa till vid produktionen av värdefulla kemikalier och bränslen.

Resultaten av lagets studie publicerades i måndags, 20 augusti in Naturkatalys .

Forskargruppen, bestående av Feng Jiao, docent i kemi- och biomolekylär teknik, och doktorander Matthew Jouny och Wesley Luc, erhållit sina resultat genom att konstruera en specialiserad trekammarenhet som kallas en elektrolysör, som använder elektricitet för att reducera CO2 till mindre molekyler.

Jämfört med fossila bränslen, El är en mycket mer prisvärd och miljövänlig metod för att driva kemiska processer för att producera kommersiella kemikalier och bränslen. Dessa kan inkludera eten, som används vid tillverkning av plast, och etanol, en värdefull bränsletillsats.

"Denna nya elektrolysteknik ger en ny väg för att uppnå högre selektivitet med otroliga reaktionshastigheter, vilket är ett stort steg mot kommersiella tillämpningar, " sa Jiao, som också fungerar som biträdande direktör för CCST.

Medan direkt CO2 -elektrolys är standardmetoden för att minska koldioxid, Jiaos team bröt elektrolysprocessen i två steg, reducera CO2 till kolmonoxid (CO) och sedan reducera CO ytterligare till flerkolsprodukter (C2+). Detta tvådelade tillvägagångssätt, sa Jiao, ger flera fördelar jämfört med standardmetoden.

"Genom att dela upp processen i två steg, vi har erhållit en mycket högre selektivitet mot flerkolprodukter än vid direkt elektrolys, "Jiao sa. "Den sekventiella reaktionsstrategin kan öppna upp nya sätt att designa mer effektiva processer för CO2-användning."

Elektrolys driver också Jiaos forskning med kollegan Bingjun Xu, biträdande professor i kemi- och biomolekylär teknik. I samarbete med forskare vid Tianjin University i Kina, Jiao och Xu designar ett system som kan minska utsläppen av växthusgaser genom att använda kolneutral solel.

"Vi hoppas att detta arbete kommer att ge mer uppmärksamhet åt denna lovande teknik för vidare forskning och utveckling, " sade Jiao. "Det finns många tekniska utmaningar som fortfarande måste lösas, men vi jobbar på dem!"