Kinesiska forskare har skapat en ny katalysator baserad på järn-nanopartiklar, som kan "för alltid" omvandla vanlig koldioxid och väte till en blandning av kolväten, liknande bensin, enligt en artikel publicerad i tidskriften Nature Communications.
”Under de senaste 200 åren har kol, olja och gas varit de viktigaste motorerna i vår civilisation, grunden för dess ekonomiska och sociala utveckling. Förbränning av bränsle har lett till att en enorm mängd koldioxid släpps ut i atmosfären, som idag orsakar negativa klimatförändringar. Omvandling av koldioxid till bränslen och kemikalier hjälper oss inte bara att bekämpa uppvärmningen, utan också lösa problemet med utarmning av resurser, säger Jian Sun från Institute of Chemical Physics i Dalian, Kina och hans kollegor.
Under de senaste åren har forskare aktivt försökt hitta ett sätt att konvertera atmosfärisk koldioxid till biobränslen och andra användbara ämnen. Till exempel designade fysiker i juli förra året en solcell som använder ljusenergi för att bryta ner koldioxid och producera kolmonoxid och väte, och i oktober skapade deras kollegor på Oak Ridge National Laboratory en katalysator som omvandlar koldioxid till vanlig alkohol.
I princip kan båda redan användas för energilagring, men dessa katalysatorer har två stora nackdelar. De misslyckas snabbt och kräver rengöring efter flera tiotals timmars drift och släpper också många biprodukter.
Sun och hans team löste båda dessa problem - deras katalysator omvandlar praktiskt taget allt koldioxid till kolväten som utgör basen för bensin och andra högoktanbränslen medan de arbetar minst 1000 timmar (en och en halv månad) under "normala" industriella förhållanden.
Det består av två komponenter - nanopartiklar av en förening av järnoxid och natrium, liksom de så kallade zeoliterna. Zeoliter är ihåliga nanopartiklar av aluminiumsilikat, som i dag används allmänt för vattenrening och för att "packa" olika katalysatorer, varvid inträde av molekyler i zeoliter märkbart förändrar deras egenskaper och gör att de ofta uppträder mycket mer aktivt än i fri form.
Som forskarna noterar spelar varje komponent en annan roll i detta fall - järn-nanopartiklar "bryter" koldioxidmolekyler och tvingar den att kombinera med väteatomer, och zeoliter och deras fyllningar bidrar till enandet av sådana "halvfabrikat" i långa kedjor kolväten.
Kombinationen av dessa komponenter enligt kinesiska kemister gör det möjligt att uppnå den verkliga "evigheten" av en sådan katalysator. Dess effektivitet, som noterats av forskare, minskade med endast 6% under de första 300 driftstimmarna och förändrades sedan inte, vilket indikerar att det är stabilt och kommer att förbli i denna form mycket längre än 1000 timmar. Dessutom omvandlas 96% av koldioxid till en bensinanalog och endast 4% av CO2 omvandlas till metan.
Kampanjvideo:
Dessutom kan "buketten" av kolväten ändras flexibelt genom att öka eller minska andelarna väte och CO2 i blandningen och genom att variera typen av zeolit som används som "förpackning" för järn-nanopartiklar. Genom att använda solpaneler som en energikälla för att värma denna gasblandning och pumpa den genom en katalysator, är det möjligt att effektivt och ganska billigt lagra solenergi i form av ett vanligt bränsle för alla utan att skada miljön, konstaterar Sun och hans kollegor.
