از 24 ساعت به 15 دقیقه؛ دانشمندان آلودگی CO2 را با سرعت رکوردشکن به سوخت تبدیل می‌کنند!

دی اکسید کربن، عامل اصلی تغییرات آب و هوایی، یک چالش جهانی است. محققان مدت‌هاست به دنبال راه‌هایی برای تبدیل CO2 به مواد شیمیایی ارزشمند بوده‌اند. یکی از امیدوارکننده‌ترین روش‌ها، تبدیل به مونوکسید کربن (CO) است که “پیش‌ساز کلیدی” برای تولید سوخت‌های مصنوعی به شمار می‌رود.

روش‌های تبدیل CO2 به CO موجود، از مواد پرهزینه، ناپایداری، بازدهی پایین و مدت زمان پردازش طولانی (حدود 24 ساعت) رنج می‌برند. اما اکنون، محققان دانشگاه توهوکو، دانشگاه هوکایدو و شرکت AZUL Energy این فرآیند را بهبود بخشیده‌اند و زمان پردازش 24 ساعته را به تنها 15 دقیقه کاهش داده‌اند.

لیو تنگیی در دانشگاه توهوکو گفت:

تبدیل CO2 به CO در حال حاضر موضوعی داغ برای مقابله با تغییرات آب و هوایی است، اما روش‌های مرسوم دارای اشکالات عمده‌ای بودند که ما می‌خواستیم به آن‌ها رسیدگی کنیم.

تنگیی افزود:

مواد گران، ناپایدار، دارای گزینش‌پذیری محدود بودند و زمان آماده‌سازی طولانی داشتند. استفاده از آن‌ها در یک محیط صنعتی واقعی امکان‌پذیر نبود.

روش تبدیل CO2

روش‌های تبدیل موجود شامل یک فرآیند پیچیده و زمان‌بر 24 ساعته بود که شامل مخلوط کردن کربن رسانا با چسب‌ها، سپس خشک کردن و عملیات حرارتی می‌شد. محققان یک روش مبتکرانه و ساده را با استفاده از فتالوسیانین‌ها (Pcs) که به راحتی در دسترس و ارزان هستند، طراحی کردند. فتالوسیانین‌ها ترکیبات آلی هستند که به عنوان رنگدانه و رنگ استفاده می‌شوند.

برای تبدیل بهتر CO2 به CO، این تیم نسخه‌های فتالوسیانین‌های بدون فلز و حاوی فلز (آهن، کبالت، نیکل و مس) را آزمایش کردند. آن‌ها این فتالوسیانین‌ها را با اسپری کردن روی الکترودهای انتشار گاز، اعمال کردند و لایه‌های کریستالی مستقیم را روی سطح ایجاد کردند. در میان مواد آزمایش شده، فتالوسیانین کبالت (CoPc) بهترین بازدهی را در تبدیل CO2 به CO نشان داد.

در بیانیه مطبوعاتی آمده است:

این روش شبیه به گرافیتی، با اسپری ساده کاتالیزور روی سطح، زمان پردازش معمول را به تنها 15 دقیقه کاهش می‌دهد.

نقش کلیدی مونوکسید کربن در سوخت، به عنوان یک واسطه در مخلوط‌های گازی مانند گاز سنتز و گاز تولیدی است که بیشتر مورد استفاده یا تبدیل به سوخت‌های ایمن‌تر و راحت‌تر قرار می‌گیرند.

بهترین کاتالیزور برای تولید CO

روش تبدیل جدید، با حفظ عملکرد ثابت به مدت 144 ساعت تحت چگالی جریان 150 میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع، پایداری طولانی‌مدت را نشان داد. این عملکرد پایدار تحت شرایط الکتروشیمیایی مربوطه، پتانسیل سیستم را برای کاربرد عملی و مداوم نشان می‌دهد.

علاوه بر این، تجزیه و تحلیل ساختاری پیشرفته، راز عملکرد قابل توجه این روش را آشکار کرد: تبلور مستقیم فتالوسیانین‌ها منجر به مولکول‌های متراکم شد. در نتیجه، جریان کارآمد الکترون‌های لازم برای تبدیل حاصل شد.

لیو در بیانیه مطبوعاتی افزود:

این نه‌تنها بهترین کاتالیزور مبتنی بر فتالوسیانین برای تولید CO تا به امروز است، بلکه با موفقیت از آستانه‌های استاندارد صنعتی برای سرعت واکنش و پایداری خود فراتر می‌رود. این اولین بار است که چنین موفقیتی حاصل می‌شود.

بنابراین، این فناوری پتانسیل قابل توجهی به عنوان یک راه حل نسل بعدی برای جذب و استفاده از دی اکسید کربن (CCU) دارد. سال گذشته، اینترستینگ انجینیرینگ گزارشی از توسعه روشی الهام گرفته از نیلوفر آبی برای تبدیل دی اکسید کربن به محصولات مفید منتشر کرد.

دانشگاه فلوریدا مرکزی (UCF) با الهام از خواص دفع آب گیاه نیلوفر آبی، دستگاهی برای تبدیل توسعه داد. این فناوری مزیت دوگانه ارائه می‌دهد: کاهش انتشار کربن ناشی از فعالیت‌های انسانی و تولید پایدار انرژی بیشتر.

منبع: Interestingengineering