Новое электрохимическое устройство обладает потенциалом для прямого расщепления углекислого газа (CO2) на углерод и чистый кислород. Команда из Нанкинского университета в Китае утверждает, что их новый метод может оказаться полезным для эффективного производства кислорода в экстремальных условиях, как подводные среды на Земле или на Марсе.
Примечательно, что новое устройство устраняет необходимость в строгих условиях давления и температуры, обычно требуемых для таких реакций.
«Если необходимая энергия поступает из возобновляемых источников, этот метод открывает путь к углеродной нейтральности. В то же время, это практичный, контролируемый способ производства O2 из CO2 с широким потенциалом применения — от исследования Марса и снабжения кислородом скафандров до жизнеобеспечения под водой, дыхательных масок, очистки воздуха в помещениях и обработке промышленных отходов», — отметили исследователи.
Читайте: Пуленепробиваемая батарея Xiaomi SU7 Ultra – Арбуз выжил после падения с 6 этажа
Новый метод производит кислород из CO2
Растения используют фотосинтез, превращая CO2 в кислород и глюкозу, этот процесс зависит от атомов водорода, выступающих в роли посредников.
В течение многих лет учёные пытались воспроизвести эту реакцию искусственно в умеренных условиях. Исследователи из Нанкинского университета в сотрудничестве с Фуданьским университетом разработали новый метод прямого расщепления CO2 на углерод и кислород.
В отличие от традиционных методов, основанных на водороде, их процесс использует литий в качестве ключевого посредника.
Исследователи также разработали новое электрохимическое устройство для прямого расщепления CO2. Устройство включает газовый катод с наноразмерным катализатором из рутения и кобальта и металлический литиевый анод.
Вот как это работает. Когда CO2 вводится в катод, он подвергается двухступенчатому электрохимическому восстановлению, облегчённому литием. Сначала CO2 реагирует с литием, образуя карбонат лития (Li2CO3). Затем этот карбонат лития реагирует дальше, в результате чего образуется оксид лития (Li2O) и элементарный углерод.
Наконец, посредством электрокаталитического окисления образовавшийся оксид лития (Li2O) превращается обратно в ионы лития, выделяя газообразный кислород (O2) в качестве побочного продукта. Этот процесс эффективно превращает CO2 в пригодный для использования углерод и кислород.
«Использование оптимизированного катализатора RuCo обеспечивает очень высокий выход O2, более 98,6%, что значительно превышает эффективность естественного фотосинтеза", — отметила команда учёных в пресс-релизе.
Подходит для марсианской атмосферы
Новая технология расщепления CO2 демонстрирует универсальность, успешно работая не только с чистым углекислым газом, но и смешанными газами. Включая имитацию дымовых газов, которые имитируют промышленные выбросы, смесь CO2 и кислорода и даже имитацию марсианской атмосферы.
Тонкая марсианская атмосфера преимущественно состоит из CO2 — с давлением менее 1% от атмосферного давления Земли. Чтобы имитировать эту среду для тестирования технологии расщепления CO2, исследователи создали газовую смесь, состоящую из аргона и очень низкой концентрации (1%) CO2. Однако команда не раскрыла количество кислорода, полученного в условиях, близких к марсианским.
Если технология хорошо себя зарекомендует, может помочь будущим исследователям Марса. Примечательно, что она также может поддерживать подводные среды обитания и разработку передовых систем очистки воздуха.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU