CO2-minskning som en källa till hållbart bränsle och en introduktion till plastroneffekten. a, Generering av förnybart bränsle genom CO2-reduktion och H2O-oxidation. b, Det kinetiska kontra termodynamiska kravet för olika CO2-reduktionsreaktioner. De plottade värdena är baserade på reaktionsekvationen ovanför grafen, gjord stökiometrisk enligt produktsammansättningen. c, d, Plastroneffekten:användningen av en hydrofob yta för att fånga ett lager av gas mellan lösning-fast gränssnittet. Detta illustreras på en dykklockaspindel för subakvatisk andning i c och på en hydrofob dendritisk Cu-yta för vattenhaltig CO2-reduktion i d. Fotot av dykklockaspindeln är anpassat från Seymour och Hetz med tillstånd från The Company of Biologists. Kreditera: Naturmaterial (2019). DOI:10.1038/s41563-019-0445-x
Ett team av forskare knutna till flera institutioner i Frankrike har hittat ett sätt att förbättra omvandlingen av CO 2 till bränslen genom att efterlikna beteendet hos dykklockaspindeln. I deras papper publicerad i tidskriften Naturmaterial , gruppen beskriver hur man använder fångade luftbubblor för att förbättra omvandlingen av koldioxid till användbara bränslen.
Aktuella elektrokemiska processer som omvandlar CO 2 i kolväten använder man vanligtvis koppar som en elektrokatalysator - den är vanligtvis belagd med elektroder och nedsänkt i en vätska som innehåller koldioxid. Användning av el sätter igång reduktionsprocessen som omvandlar CO 2 till metan, etanol, eten och koldioxid. Tyvärr, sådana processer producerar också vätgas, vilket minskar effektiviteten i processen. Ansträngningar att förbättra processen har inneburit att elektroderna formas till nanostrukturer eller genom att dopa kopparn med andra material. Men än så länge, sådana ansträngningar har inte resulterat i tillräckliga effektivitetsförbättringar. I denna nya ansträngning, forskarna tittade på dykarspindeln för inspiration.
Dykklockaspindlar kan simma under vattnet eftersom de har starkt hydrofoba hårstrån på underlivet som gör det möjligt att fånga en luftbubbla, som spindeln använder för att andas under vatten. Forskarna trodde att om koppar i en CO 2 konverteringsprocessen gjorde ungefär samma sak, mer koldioxid skulle exponeras för kopparn under omvandlingen, förbättra effektiviteten. För detta ändamål, de smidde en bit koppar med liten, trädliknande former på sin yta och belagd den med ett hydrofobt material. När kopparn nedsänktes i en CO 2 -innehållande lösning, bubblor som bildas på kopparytan. Och när elektricitet användes, konverteringsprocessen skedde som vanligt, med en stor skillnad. Processen var mycket effektivare.
Forskarna rapporterar att effektiviteten av omvandlingen var cirka 56 och 17 procent för eten och etanol, jämfört med 9 och 4 procent i konventionella system. Också, väteproduktionen uppmättes till 10 procent, jämfört med 71 procent för traditionella system. Forskarna konstaterar att det krävs mer arbete, dock, eftersom processen kräver mer el än konventionella system.
© 2019 Science X Network
