Een team van onderzoekers van het Centre for Catalytic Science and Technology (CCST) van de Universiteit van Delaware heeft een nieuw tweestapsproces ontdekt om de efficiëntie van koolstofdioxide (CO2) elektrolyse te verhogen, een chemische reactie aangedreven door elektrische stromen die kan helpen bij de productie van waardevolle chemicaliën en brandstoffen.

De resultaten van de studie van het team werden maandag gepubliceerd, 20 aug Natuur Katalyse .

Het onderzoeksteam, bestaande uit Feng Jiao, universitair hoofddocent chemische en biomoleculaire engineering, en afgestudeerde studenten Matthew Jouny en Wesley Luc, verkregen hun resultaten door een gespecialiseerd apparaat met drie kamers te bouwen, een elektrolyser genaamd, die elektriciteit gebruikt om CO2 te reduceren tot kleinere moleculen.

In vergelijking met fossiele brandstoffen, elektriciteit is een veel goedkopere en milieuvriendelijkere methode om chemische processen aan te drijven om commerciële chemicaliën en brandstoffen te produceren. Deze kunnen ethyleen, dat wordt gebruikt bij de productie van kunststoffen, en ethanol, een waardevol brandstofadditief.

"Deze nieuwe elektrolysetechnologie biedt een nieuwe route om hogere selectiviteiten te bereiken bij ongelooflijke reactiesnelheden, wat een grote stap is in de richting van commerciële toepassingen, " zei Jiao, die tevens dienst doet als associate director van CCST.

Terwijl directe CO2-elektrolyse de standaardmethode is om koolstofdioxide te verminderen, Jiao's team brak het elektrolyseproces in twee stappen, CO2 reduceren tot koolmonoxide (CO) en vervolgens de CO verder reduceren tot multi-carbon (C2+) producten. Deze tweeledige benadering, zei Jiao, biedt meerdere voordelen ten opzichte van de standaardmethode.

"Door het proces in twee stappen op te splitsen, we hebben een veel hogere selectiviteit voor multi-koolstofproducten verkregen dan bij directe elektrolyse, Jiao zei. "De sequentiële reactiestrategie zou nieuwe manieren kunnen openen om efficiëntere processen voor CO2-gebruik te ontwerpen."

Elektrolyse is ook de drijvende kracht achter Jiao's onderzoek met collega Bingjun Xu, assistent-professor chemische en biomoleculaire engineering. In samenwerking met onderzoekers van de Tianjin University in China, Jiao en Xu ontwerpen een systeem dat de uitstoot van broeikasgassen kan verminderen door gebruik te maken van koolstofneutrale zonne-elektriciteit.

"We hopen dat dit werk meer aandacht zal schenken aan deze veelbelovende technologie voor verder onderzoek en ontwikkeling, Jiao zei. "Er zijn nog veel technische uitdagingen die moeten worden opgelost, maar we werken eraan!"