Onderzoekers van het Institute of Chemical Engineering van de Ural Federal University en het Institute of High-temperature Electrochemistry (Ural Branch van de Russische Academie van Wetenschappen hebben nieuwe elektrochemische cellen ontwikkeld voor de elektrolyse van water in aanwezigheid van kooldioxide. De bevindingen werden gepubliceerd in de Journal of Materials Chemistry A .

"Een nieuwe elektrolysecel voor vaste oxiden op basis van hoge prestaties en CO ₂ -tolerante materialen, een protongeleidende elektrolyt en een zuurstofelektrode werden met succes vervaardigd en getest, ", zegt het artikel. "Bij deze cel werden ongebruikelijke kenmerken waargenomen die tot verbeterde verbetering leidden toen de reducerende atmosfeer werd verrijkt met CO ₂ ."

De auteurs stelden ook een mogelijk mechanisme voor waarmee dit gedrag kan worden verklaard. De resultaten van het onderzoek laten zien dat de cellen beter werken onder "harde" omstandigheden, met een verhoogde concentratie CO ₂ .

Als elektrolyse plaatsvindt in aanwezigheid van koolstofdioxide, een deel van de elektronen wordt gebruikt voor het terugwinnen van de stof. Het resultaat van de elektrolyse is dan het zogenaamde synthesegas, een mengsel van waterstof en koolmonoxide. Synthesegas is zoiets als een halffabrikaat. Het kan, bijvoorbeeld, verder worden omgezet in vloeibare koolwaterstoffen. Het verkrijgen van synthesegas door elektrolyse van water is een veelbelovend proces dat het mogelijk maakt om koolstofdioxide kwijt te raken en brandstof te produceren. Wetenschappers ontwikkelen nu soortgelijke cellen die zouden kunnen werken op zonne-energie, waardoor het proces twee keer zo milieuvriendelijk is.

Het doel van de studie uitgevoerd door de chemici van UrFU en UB RAS was om de beste vaste elektrolyt voor cellen te kiezen. Dit materiaal moet een goede protongeleiding bieden en stabiel zijn in een atmosfeer van CO ₂ bij een temperatuur van 700 °C. Als resultaat van de studie, de auteurs verkregen een materiaal met een hogere geleidbaarheid door het feit dat er minder protonen "vastzaten" aan de grenzen van de korrels (individuele kristallen in het polykristallijne materiaal), waardoor de uiteindelijke cellen beter werken. De stabiliteit was ook hoog:in 10 bedrijfsuren de cellen verloren slechts 0,7 procent aan efficiëntie. Echter, voor industrieel gebruik, deze parameter moet nog worden verbeterd.

Bovendien, de cellen vertoonden nog betere prestaties onder de "hardere" omstandigheden, toen de atmosfeer verder werd verrijkt met kooldioxide. Het teveel aan CO ₂ remde sommige ongewenste processen, wat resulteerde in een optimale weerstand en stroomdichtheid, dat is, betere celefficiëntie.