opció
Ha a CO2-t szintézisgázzá alakítja, értékes nyersanyagot kap a vegyipar számára. A TU Wien kutatói megmutatják, hogyan működik ez még szobahőmérsékleten és környezeti nyomáson is.
Aki a CO2-ra gondol, valószínűleg gyorsan eszébe jutnak olyan kifejezések, mint az éghajlatra káros vagy a hulladéktermék. Miközben sokáig ott volt a CO2 - tiszta hulladék, addig egyre több olyan eljárást fejlesztenek ki, amellyel az üvegházhatású gáz értékes nyersanyaggá alakítható. A kémia ezután „értéknövelt vegyi anyagokról” beszél. A Bécsi Műszaki Egyetemen egy új anyagot fejlesztettek ki, amely ezt lehetővé teszi, és nemrégiben mutatták be a Communications Chemistry folyóiratban.
Dominik Eder kutatócsoportja új anyagot fejlesztett ki, amely megkönnyíti a CO2 átalakulását. Ezek MOCHA-k - ezek szerves fémes kalkogenolát vegyületek, amelyek katalizátorként szolgálnak. Az elektrokémiai átalakítás eredménye a szintézisgáz, röviden syngas, amely a vegyipar fontos alapanyaga.
A CO2 szintézisgázzá válik
A syngas szén-monoxid (CO), hidrogén (H2) és egyéb gázok keveréke, és más anyagok nyersanyagaként használják. Az egyik legfontosabb felhasználási terület a műtrágyagyártás, melynek során szintézisgázból ammóniát állítanak elő. Használható azonban üzemanyagok, például dízel vagy metanol előállítására is, amelyet üzemanyagcellákban használnak. Mivel a CO2 kinyerése a légkörből meglehetősen energiaigényes, érdemes a CO2-t ipari üzemekből kivonni. Innentől kezdve különféle vegyszerek kiindulási anyagaként szolgálhat.
A korábbi eljárások azonban magas hőmérsékletet és nyomást, valamint drága katalizátorokat igényelnek. A bécsi kutatók ezért olyan katalizátorokat kerestek, amelyekkel alacsony hőmérsékleten és környezeti nyomáson szintézisgáz is előállítható. "A MOCHA-k másképpen működnek, mint az eddig használt katalizátorok: hő helyett elektromos áramot szolgáltatnak a katalizátor aktiválásához és a CO2 szintézisgázzá történő átalakulásának elindításához" - magyarázza Dogukan Apaydin, a csoport fiatalabb vezetője, aki a CO2-konverziós módszerekért felelős. kutatócsoport kutat.
MOCHA-k, mint problémamegoldók
A MOCHA-k olyan anyagok osztályát alkotják, amelyeket közel 20 évvel ezelőtt fejlesztettek ki, de még nem találtak alkalmazásra. A szerves-szervetlen hibrid anyagok ezért csak az utóbbi években váltak népszerűvé. A TU kutatói felismerték a MOCHA katalizátorban rejlő potenciálját, és először végeztek kísérleteket velük. Azonban számos problémával szembesültek: a korábbi szintézis módszerek csak kis mennyiségű terméket állítottak elő, és sok időt igényeltek. "A szintézis módszerünkkel jelentősen meg tudtuk növelni a termék mennyiségét, és 72-ről öt órára lerövidítettük az időtartamot" - magyarázza Apaydin a MOCHA-k új gyártási folyamatát.
Az első tesztek azt mutatták, hogy a MOCHA-k katalitikus teljesítménye a CO2-ból szintézisgáz előállításában összemérhető az eddigi katalizátorokéval. Ezenkívül sokkal kevesebb energiát igényelnek, mivel a teljes reakció szobahőmérsékleten végrehajtható. Ezenkívül a MOCHA-k rendkívül stabilnak bizonyultak. Különböző oldószerekben, különböző hőmérsékleteken, vagy eltérő pH-körülmények között használhatók, és a katalízis után is megőrzik alakjukat.
Ennek ellenére vannak olyan paraméterek, amelyeket a Dogukan Apaydin és a doktorandusz, Hannah Rabl körüli csapat még mindig kutat. Ugyanazon elektródák többszöri használata az energia áram formájában történő leadására enyhe teljesítménycsökkenést mutat. Jelenleg hosszú távú kísérletekben kutatják, hogyan lehetne tovább javítani a MOCHA-k és az elektródák közötti kapcsolatot, hogy megakadályozzuk ezt a teljesítménycsökkenést. „Még a jelentkezés korai szakaszában vagyunk” – mutat rá Dogukan Apaydin. „Szeretem ezt a napelemes rendszerekkel összehasonlítani, amelyek 30 évvel ezelőtt sokkal bonyolultabbak és drágábbak voltak, mint manapság. Megfelelő infrastruktúrával és politikai akarattal azonban a MOCHA-k a jövőben széles körben felhasználhatók a szén-dioxid szintézisgázzá történő átalakítására is, és így hozzájárulhatnak a klímavédelemhez" - mondta Apaydin.
