I åratal, Forskare har arbetat för att återanvända överskott av atmosfärisk koldioxid till nya kemikalier, bränslen och andra produkter som traditionellt tillverkas av kolväten som skördats från fossila bränslen. Den senaste tidens insats för att mildra de klimatiska effekterna av växthusgaser i atmosfären har kemister på tårna för att hitta de mest effektiva sätten som möjligt. En ny studie introducerar en elektrokemisk reaktion, förstärkt av polymerer, att förbättra CO ₂ -till-etenomvandlingseffektivitet jämfört med tidigare försök.

Resultaten av studien ledd av University of Illinois Urbana-Champaign kemiprofessor Andrew Gewirth och doktorand Xinyi (Stephanie) Chen publiceras i tidskriften Naturlig katalys .

Tillåter CO ₂ gas att strömma genom en reaktionskammare utrustad med kopparelektroder och en elektrolytlösning är den vanligaste metoden forskare använder för att omvandla CO ₂ till användbara kolhaltiga kemikalier, studien rapporterar.

"Kopparmetall är mycket selektiv mot den typ av kol som bildar eten, ", sa Gewirth. "Olika elektrodmaterial kommer att producera olika kemikalier som kolmonoxid istället för eten, eller en blandning av andra kolkemikalier. Vad vi har gjort i den här studien är att designa en ny typ av kopparelektrod som producerar nästan helt eten."

Tidigare studier har använt andra metaller och molekylära beläggningar på elektroden för att styra CO ₂ -reduktionsreaktioner, studien rapporterar. Dock, dessa beläggningar är inte stabila, bryts ofta ner under reaktionsprocessen och faller bort från elektroderna." Vad vi gjorde annorlunda i den här studien var att kombinera kopparjonerna och polymererna till en lösning, applicera sedan lösningen på en elektrod, dra in polymeren i kopparn, " sa Chen.

I labbet, teamet fann att de nya polymerindragna elektroderna var mindre benägna att gå sönder och producera mer stabila kemiska mellanprodukter, vilket resulterar i effektivare etenproduktion. "Vi kunde omvandla CO ₂ till eten i en hastighet av upp till 87 %, beroende på vilken elektrolyt som används, ", sa Chen. "Det är en ökning jämfört med tidigare rapporter om konverteringsfrekvenser på cirka 80% med andra typer av elektroder."

"Med utvecklingen av ekonomiska elkällor, i kombination med det ökade intresset för CO ₂ -reduktionsteknik, vi ser stor potential för kommersialisering av denna process, " sa Gewirth.