Ett team av forskare har skapat en skålformad elektrod med "heta kanter" som effektivt kan omvandla CO ₂ från gas till kolbaserade bränslen och kemikalier, hjälpa till att bekämpa klimatförändringshotet som atmosfärisk koldioxid utgör.

Forskargruppen, från University of Bath, Fudan University, Shanghai, och Shanghai Institute of Pollution Control and Ecological Security, hoppas att katalysatordesignen så småningom kommer att tillåta användningen av förnybar el för att omvandla CO ₂ till bränslen utan att skapa ytterligare atmosfäriskt kol – i huvudsak fungerar som ett elektrokemiskt "blad" för att omvandla koldioxid till sockerarter.

Med hjälp av denna reaktion, känd som reduktion av koldioxid, har spännande potential men två stora hinder är dålig omvandlingseffektivitet för reaktionen och brist på detaljerad kunskap om den exakta reaktionsvägen.

Denna nya elektrod tar itu med dessa utmaningar med högre omvandlingseffektivitet och känslig detektering av molekyler som skapats under reaktionens framsteg – tack vare dess innovativa form och konstruktion. Den skålformade elektroden fungerar sex gånger snabbare än standard plana eller platt design.

Designens skålliknande form, tekniskt känd som en "invers opal struktur" koncentrerar elektriska fält på sina heta kanter - skålens kant - som sedan koncentrerar positivt laddade kaliumjoner på reaktionens aktiva platser, minska sina energibehov.

Koppar-Indium-legeringselektroden kan också vara användbar för att känsligt studera reaktionsprocessen genom att mäta Raman-signalen, vilket är högre jämfört med en vanlig elektrod.

Studien publiceras i Journal of Materials Chemistry A .

Professor Ventsislav Valev, från University of Baths institution för fysik, sa:"Det finns inget mer pressande mänskligt behov än att andas. Ändå är denna mest grundläggande aktivitet för hundratals miljoner människor en källa till oro över att sänka den förväntade livslängden, stigande barnadödlighet och klimatförändringar. Det finns bevis för att CO ₂ ökar ytozon, cancerframkallande ämnen, och partiklar, vilket ökar döden, astma, sjukhusvistelse, och cancerfrekvensen. Det är därför avgörande att fortsätta forska om nya sätt att sänka koldioxiden ₂ nivåer i atmosfären."

Teamet vill fortsätta forskningen för att utveckla den mest effektiva katalysatorn för att utföra kolreduktion.

Professor Liwu Zhang, från Fudan University, sa:"CO ₂ orsakar klimatförändringar, gör vår planet varmare. Genom att använda ren el, vi kan omvandla CO2 till kemiska bränslen, som kan användas igen. Detta skapar en cykel av CO ₂ , utan ökning av CO ₂ koncentration och kommer att hjälpa till att rädda vår värld.

"Dock, att förbättra effektiviteten av att omvandla CO ₂ till kemiska bränslen, det är extremt viktigt att känna till reaktionsvägen, och hitta den mest lämpliga katalysatorn.

"Precis som växter omvandlar CO ₂ till socker hittar vi lämpliga elektrokemiska "blad" för CO2-omvandling."

Studien "Hot edges" i en omvänd opal struktur möjliggör effektiv CO ₂ elektrokemisk reduktion och känslig in situ Raman-karakterisering" publiceras i Journal of Materials Chemistry A .