首都大学東京の研究者らは、回収された炭素から作られる重炭酸塩溶液から、グリーン燃料であるギ酸塩溶液への工業的変換の実現に向けて前進した。研究というのは、出版された日記でEES触媒作用。

電極間に多孔質膜層を備えた同社の新しい電気化学セルは、反応性炭素回収 (RCC) で発生する主要な問題を克服し、エネルギーを大量に消費するガス供給方式に匹敵する性能を達成します。彼らのようなプロセスは廃棄物の流れに直接価値を付加し、ネットゼロエミッションを実現する鍵となります。

二酸化炭素回収技術は、排出量を削減し、気候変動と戦うための世界戦略の大きな部分を占めています。しかし、捕獲した動物をどうするかという重要な問題は、二酸化炭素まだ未解決の課題が残っています。単に地下に押し込むだけなのでしょうか、それともそれ以上の意味があるのでしょうか？科学者は確かにそう考えています。最先端の触媒を使用し、化学プロセス、捕獲された製品を社会にとってより役立つものに変換する作業が進行中です。

特に魅力的な用途の 1 つは、二酸化炭素を環境に優しい燃料に変換することです。を利用するための技術が開発されています。電気化学セル二酸化炭素をギ酸塩化合物に還元し、それ自体をギ酸塩燃料電池で発電に使用できます。

しかし、大きな障害は純粋な二酸化炭素の必要性です。二酸化炭素の加圧は非常にエネルギーを消費する可能性があります。ガスはあまり効率的に変換されず、電池はあまり長く持続しません。反応性炭素回収の分野では、重炭酸塩溶液などのアルカリ溶液に溶解した二酸化炭素を直接使用して、純粋なガスの供給に伴う損失を生じることなくギ酸イオンを生成できます。

ここで研究者が直面している重要な課題は、ギ酸イオンを選択的に生成できる、より優れた電気化学セルの設計です。重炭酸イオン水素の生成などの副反応に負けることはありません。

今回、首都大学東京の天野文昭教授率いる研究チームは、重炭酸イオンをギ酸イオンに変換する優れた選択性を備えた新しい細胞を作製した。新しいセルでは、触媒材料で作られた電極がセルロースエステルで作られた多孔質膜によって高分子電解質膜から分離されています。

一方の電極で発生した水素イオンは電解質膜を通過して多孔質層に到達し、重炭酸イオンと反応して細孔内で効率よく二酸化炭素を生成します。次に、ガスは、やはり多孔質膜と接触しているもう一方の電極でギ酸イオンに変換されます。

彼らがセルを動作させたところ、非常に高い電流でも、セルのファラデー効率、つまり他の化合物ではなくギ酸に変換される電子の割合が 85% であることがわかりました。これは既存の設計を上回る性能を発揮するだけでなく、セルが 30 時間以上スムーズに動作し、重炭酸塩からギ酸塩へのほぼ完全な変換を実現することが判明しました。水を除去すると、固体の結晶質ギ酸塩燃料だけが残ります。

気候変動技術に対する需要を考慮すると、電気化学セルの効率的な動作に対するこのような改善は、大きな影響を与えることが期待されます。チームは、グリーン変革に向けて努力する社会にとって、新しい重炭酸塩電解装置が実行可能な選択肢になることを望んでいます。

詳細情報:Kohta Nomoto et al、重炭酸塩変換による高選択的ギ酸形成、EES触媒作用（2024年）。DOI: 10.1039/D4EY00122B