Studies over elektrochemische CO ₂ conversiesystemen die kunnen worden gebruikt om nuttige chemicaliën te verkrijgen via conventionele petrochemische processen terwijl CO . wordt geëlimineerd ₂ , zonder het milieu te vervuilen, zijn essentieel voor het creëren van een klimaatneutrale samenleving. Hoewel er aanzienlijke vooruitgang is geboekt door middel van een aantal relevante studies, ze zijn tot nu toe alleen op laboratoriumschaal groot geweest. In feite, er zijn nog steeds veel obstakels voor industriële toepassing, zoals het opschalen en ontwikkelen van geschikte katalysatoren en elektroden.

Het Korea Instituut voor Wetenschap en Technologie (KIST), kondigde aan dat een onderzoeksteam van het Clean Energy Research Center, geleid door Dr. Hyung-Suk Oh, Dr. Yoon-Jung Hwang, en Dr. Woong-Hui Lee, heeft een zee-egelvormige nanokoperkatalysator ontwikkeld voor een zeer efficiënte elektrochemische CO ₂ conversiesysteem dat ethyleen en ethanol oplevert, evenals een gerelateerd systeem voor massaproductie van de katalysator.

De door het onderzoeksteam van KIST ontwikkelde egelvormige katalysator is in staat grote hoeveelheden ethyleen te produceren, een op aardolie gebaseerde substantie die wordt gebruikt om verschillende alledaagse producten te vervaardigen, inclusief kunststoffen, synthetisch rubber, en bouwmaterialen. De katalysator heeft een reeks onregelmatig gevormde naalden en lijkt qua uiterlijk op een zee-egel. Dit unieke ontwerp maakt een verhoogde katalytische activiteit mogelijk door middel van de scherpe naaldpunten. Het gebruik van deze katalysator gaf een hogere selectieve ethyleenproductie bij een lagere spanning dan conventionele koperkatalysatoren, verbetering van de opbrengst aan ethyleen met meer dan 50%. Bovendien, het opzetten van een massaproductiesysteem door het stapelen van meerdere lagen CO ₂ conversiecellen bevestigt het potentieel voor commercialisering van de katalysator.

Het onderzoeksteam voerde verschillende realtime (in-situ/operando) analyses uit om de chemische eigenschappen van de katalysator tijdens reacties te observeren. Hun resultaten bevestigden dat de efficiëntie van de omzetting van kooldioxide toenam als gevolg van het hogere gehalte aan koperhydroxide en koperoxide als gevolg van de alkalische stoffen die aan de katalysator van het team waren toegevoegd. Op basis van hun bevindingen, er werd vastgesteld dat het verhogen van het aandeel koperhydroxide en koperoxide tijdens reacties de sleutel is tot het verhogen van de efficiëntie van de ethyleenproductie, die richting gaf voor het ontwerpen van de katalysator in toekomstige studies.

Dr. Hyung-Suk Oh van KIST zei:"Deze studie heeft ons in staat gesteld om de prestaties en schaal van elektrochemische CO . aanzienlijk te verbeteren ₂ conversiesystemen door de ontwikkeling van een zee-egelvormige nanokoperkatalysator met toegevoegde alkalische stoffen voor conversietoepassingen met een groot oppervlak, die ook richting gaf voor toekomstig onderzoek en ontwikkeling." Hij vermeldde ook dat "de bevindingen van deze studie naar verwachting een substantiële bijdrage zullen leveren aan de commercialisering van een elektrochemisch kooldioxideconversiesysteem."