Ново електрохимично устройство има потенциал за директно разделяне на въглероден диоксид (CO2) на въглерод и чист кислород. Екипът от университета в Нанкин, Китай, твърди, че тази техника може да се окаже полезна за ефективно производство на кислород в екстремни среди като подводната на Земята и дори на Марс.

Интересно е, че новото устройство премахва необходимостта от строги условия на налягане и температура, които обикновено се изискват за такива реакции.

„Ако необходимата енергия идва от възобновяеми източници, този метод проправя пътя към въглеродна неутралност. В същото време това е практичен, контролируем метод за производство на О2 от СО2 с широк потенциал за приложение - от изследването на Марс и снабдяването с кислород на скафандри до поддържането на живота под вода, дихателните маски, пречистването на въздуха в помещения и пречистването на промишлени отпадъци“, споменават изследователите в съобщението за пресата.

Растенията използват фотосинтеза, при която CO2 се превръща в кислород и глюкоза. Процесът зависи от водородните атоми, които действат като посредници. В продължение на години учените се опитват да възпроизведат тази реакция по изкуствен начин при умерени условия.

Изследователи от Университета в Нанкин в сътрудничество с Университета Фудан са разработили нова техника за директно разделяне на CO2 на въглерод и кислород. За разлика от традиционните методи, които разчитат на водород, техният процес използва литий като ключов междинен продукт.

Изследователите са разработили ново електрохимично устройство за постигане на директно разделяне на CO2. Устройството включва газов катод с наноразмерен катализатор, изработен от рутений и кобалт, и метален литиев анод.

Ето как работи то: когато СО2 се въведе в катода, той преминава през двустепенна електрохимична редукция, подпомагана от лития. Първо СО2 реагира с лития, за да образува литиев карбонат (Li2CO3), а впоследствие този литиев карбонат влиза в допълнителна реакция, в резултат на която се получават литиев оксид (Li2O) и елементарен въглерод. Накрая чрез процес на електрокаталитично окисление генерираният литиев оксид (Li2O) се превръща обратно в литиеви йони, като се освобождава кислороден газ (O2) като страничен продукт. Този процес ефективно трансформира CO2 в използваем въглерод и кислород.

Оптимизираният катализатор постига добив на кислород от над 98.6%.

„Използването на оптимизиран RuCo катализатор позволява много висок добив на O2, над 98.6 процента, което значително надхвърля ефективността на естествената фотосинтеза“, отбелязва екипът в прессъобщението.

Новоразработената технология за разделяне на CO2 демонстрира своята гъвкавост, като успешно работи не само с чист въглероден диоксид, но и с редица смесени газове. Това включва симулирани димни газове, които имитират промишлени емисии, смес от CO2 и кислород и дори симулирана марсианска атмосфера. Тънката марсианска атмосфера е съставена предимно от CO2 - с налягане по-малко от един процент от атмосферното налягане на Земята.

За да симулират тази среда за тестване на технологията за разделяне на CO2, изследователите създадоха газова смес, състояща се от аргон и много ниска концентрация (1 процент) на CO2. Екипът обаче не е разкрил количеството кислород, генерирано при условия, подобни на марсианските.

Снимка: Unsplash

Виж още: Може ли въртенето на Земята да генерира електричество? Науката се колебае пред противоречивата идея