Американские исследователи разработали новый электрохимический прибор. Он улавливает частицы углерода и растворяет их, не позволяя уйти в атмосферу. Новое устройство тратит меньше энергии, чем предыдущие разработки, и потому будет полезно на производстве. Исследование опубликовано в журнале ACS Central Science.
Многие отрасли промышленности ищут способы сократить выбросы углекислого газа. Сегодня его расщепляют с помощью технологий, основанных на аминах. Это производные аммиака, в молекулах которого несколько атомов водорода замещены на углеводородные радикалы. Однако такой способ требует много энергии и оборудования, которое в процессе может сжигать еще больше топлива. Расщеплением СО2 могут заняться электрохимические приборы с минимальными затратами. Теперь ученые решили разработать такое устройство и сократить издержки предприятий.
Исследователи сосредоточились на электрохимических ячейках — устройствах, которые напрямую преобразуют энергию химических связей в электричество. Внутри ячеек находятся катоды, места принятия и восстановления электронов. Ученые «раскачали» положительно заряженные катионы через жидкий амин, растворенный в диметилсульфоксиде. Когда ячейка стала разряженной, сильный катион (щелочной металл) вступил в реакцию с карбаминовой кислотой, выделив СО2 и образовав карбаматный амин. При этом устройство начало заряжаться, и катионы удалились из него. Так ячейка смогла уловить углекислый газ и «отправить» его в анод — место окисления, где растворяется СО2.
Однако расщепление все еще было энергозатратным. Тогда исследователи занялись ионным обменом. Они соединили ионы калия и цинка и использовали их в качестве основы для катионов и анионов ячейки. Так электрохимический прибор стал забирать меньше энергии. Кроме того, ученые протестировали долговременную работу устройства и обнаружили, что после нескольких циклов зарядки и разрядки в нем сохраняется почти 95% исходной емкости. Это доказало, что новая ячейка готова к полноценной работе.
Исследователи показали, что электрохимическая альтернатива вполне реальна. Устройства на основе ионов калия и цинка гораздо практичнее прежних и могут долго расщеплять углекислый газ в промышленных масштабах.
Автор: Ксения Земскова.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
