Många industriella processer släpper ut koldioxid i atmosfären. Tyvärr, dock, nuvarande elektrokemiska separationsmetoder är dyra och förbrukar stora mängder ström. De kräver också dyra och sällsynta metaller som katalysatorer. En studie i tidskriften Angewandte Chemie beskriver en ny aerogelelektrokatalysator framställd av en billig metallegering, som möjliggör högeffektiv elektrokemisk omvandling av koldioxid. Huvudprodukten är myrsyra, som är en icke -toxisk grundkemikalie.

Att fånga upp och kemiskt fixera koldioxid från industriella processer skulle vara ett stort steg mot koldioxidneutralitet. För att förhindra att den ökända växthusgasen kommer ut i luften, den kan komprimeras och lagras. Ett annat alternativ är elektrokemisk omvandling för att ge andra kolföreningar.

Dock, på grund av hög strömförbrukning och kostnaden för katalysatorer, elektrokemiska separationsmetoder kan inte användas i industriell skala. Detta fick Tianyi Ma vid Swinburne University of Technology i Hawthorn, Australien, och kollegor för att undersöka ersättningsmaterial. De elektrokatalysatorer som för närvarande används är gjorda av ädelmetaller som platina och rhenium. De katalyserar elektrokemiska kolfixeringsprocesser mycket effektivt, men de är också väldigt dyra.

Författarna upptäckte att de oädla metallerna tenn och vismut kan bilda aerogeler, som är otroligt lätta material med särskilt lovande katalysatoregenskaper. Aerogeler innehåller ett ultraporöst nätverk som främjar elektrolyttransport. De erbjuder också många platser där de elektrokemiska processerna kan äga rum.

För att tillverka aerogelerna, teamet blandade en lösning av vismut och tennsalt med ett reduktionsmedel och en stabilisator. Att bara röra om denna blandning ledde till en stabil hydrogel av en vismut -tennlegering efter sex timmar vid rumstemperatur. En enkel frystorkningsprocess producerade aerogelen, bildad av löst sammanvävda och grenade nanotrådar.

Författarna fann att den bimetalliska aerogelen fungerade enastående bra för koldioxidomvandling. Jämfört med ren vismut, rent tenn, eller den icke frystorkade legeringen, en signifikant högre strömtäthet observerades. Konverteringen skedde med en effektivitet på 93 %, vilket var minst lika effektivt, om inte mer så, än de standardmaterial som för närvarande används, indikerar en process med lågt avfall.

Processen visade "utmärkt selektivitet och stabilitet för produktion av myrsyra under normalt tryck vid rumstemperatur." De enda biprodukterna var kolmonoxid och väte som bildades i mycket små mängder. Författarna förklarar att denna selektivitet och stabilitet var ett resultat av energiförhållandena vid legeringens yta. Här, koldioxidmolekylerna ackumuleras på ett sådant sätt att kolatomen är fri att binda väteatomer från vattenmolekyler. Detta ger myrsyra som den gynnade produkten.

Denna forskning antyder positiva framtidsutsikter för andra kombinationer av metaller. Det är troligt att andra icke -ädla metaller skulle konvertera till aerogeler, bildar billig, giftfri, och högeffektiva katalysatorer för elektrokemisk koldioxidreduktion.