Voor jaren, onderzoekers hebben gewerkt aan het hergebruiken van overtollige atmosferische kooldioxide in nieuwe chemicaliën, brandstoffen en andere producten die traditioneel worden gemaakt van koolwaterstoffen die zijn gewonnen uit fossiele brandstoffen. De recente druk om de klimatologische effecten van broeikasgassen in de atmosfeer te verzachten, heeft chemici op hun hoede om de meest efficiënte middelen te vinden. Een nieuwe studie introduceert een elektrochemische reactie, versterkt door polymeren, CO . verbeteren ₂ -naar-ethyleen conversie-efficiëntie ten opzichte van eerdere pogingen.

De resultaten van de studie onder leiding van de University of Illinois Urbana-Champaign professor chemie Andrew Gewirth en afgestudeerde student Xinyi (Stephanie) Chen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Natuurlijke Katalyse .

CO . toestaan ₂ gas om door een reactiekamer te stromen die is uitgerust met koperen elektroden en een elektrolytoplossing is de meest gebruikelijke methode die onderzoekers gebruiken om CO om te zetten ₂ tot nuttige koolstofhoudende chemicaliën, de onderzoeksrapporten.

"Kopermetaal is zeer selectief voor het type koolstof dat ethyleen vormt, " zei Gewirth. "Verschillende elektrodematerialen zullen verschillende chemicaliën produceren, zoals koolmonoxide in plaats van ethyleen, of een mix van andere koolstofchemicaliën. Wat we in deze studie hebben gedaan, is een nieuw soort koperelektrode ontwerpen die bijna volledig ethyleen produceert."

Eerdere studies hebben andere metalen en moleculaire coatings op de elektrode gebruikt om de CO . te helpen sturen ₂ -reductie reacties, de onderzoeksrapporten. Echter, deze coatings zijn niet stabiel, gaan vaak kapot tijdens het reactieproces en vallen weg van de elektroden." Wat we in dit onderzoek anders deden, was de koperionen en polymeren combineren tot een oplossing, breng die oplossing dan aan op een elektrode, meeslepen van het polymeer in het koper, ' zei Chen.

In het labortorium, het team ontdekte dat de nieuwe met polymeer meegevoerde elektroden minder snel kapot gingen en stabielere chemische tussenproducten produceerden, wat resulteert in een efficiëntere productie van ethyleen. "We hebben CO . kunnen omzetten ₂ tot ethyleen met een snelheid van maximaal 87%, afhankelijk van het gebruikte elektrolyt, "Zei Chen. "Dat is hoger dan in eerdere rapporten over conversiepercentages van ongeveer 80% bij het gebruik van andere soorten elektroden."

"Met de ontwikkeling van economische bronnen van elektriciteit, gecombineerd met de toegenomen interesse in CO ₂ -reductie technologie, we zien een groot potentieel voor commercialisering van dit proces, ' zei Gewirth.