도쿄 수도 대학의 연구원들은 포집된 탄소로 만든 중탄산염 용액을 녹색 연료인 포름산염 용액으로 산업적으로 전환하는 데 진전을 이루었습니다.연구는출판됨일지에EES 촉매작용.

전극 사이에 다공성 멤브레인 층이 있는 새로운 전기화학 전지는 반응성 탄소 포집(RCC)에서 겪는 주요 문제를 극복하고 에너지를 많이 소비하는 가스 공급 방법에 필적하는 성능을 달성합니다.이와 같은 프로세스는 폐기물 흐름에 직접적으로 가치를 추가하며 순 배출 제로를 실현하는 데 핵심입니다.

탄소 포집 기술은 배출량을 줄이고 기후 변화에 맞서기 위한 글로벌 전략의 큰 부분을 차지합니다.하지만 우리가 포획한 것으로 무엇을 하느냐에 대한 중요한 질문은이산화탄소아직 공개된 과제로 남아있습니다.단순히 지하로 밀어넣을 건가요, 아니면 더 많은 것이 있나요?과학자들은 확실히 그렇게 생각합니다.최첨단 촉매를 사용하여화학 공정, 캡처된 제품을 사회에 더 유용한 것으로 변환하려는 작업이 진행 중입니다.

특히 매력적인 응용 분야 중 하나는 이산화탄소를 환경 친화적인 연료로 전환하는 것입니다.활용하기 위한 기술이 개발되었습니다.전기화학 전지이산화탄소를 포름산염 화합물로 환원시키는 것입니다. 이 화합물 자체는 포름산염 연료 전지에서 전력을 생산하는 데 사용될 수 있습니다.

그러나 중요한 장애물은 순수한 이산화탄소의 필요성입니다. 이산화탄소를 가압하는 것은 에너지 집약적일 수 있습니다.가스는 효율적으로 변환되지 않으며 셀은 오래 지속되지 않습니다.중탄산염 용액과 같은 알칼리성 용액에 용해된 이산화탄소를 순수 가스 제공과 관련된 손실 없이 포름산염 이온을 생성하는 데 직접 사용할 수 있는 반응성 탄소 포집을 시작하세요.

여기서 연구자들이 직면한 주요 과제는 포름산염 이온을 선택적으로 생성할 수 있는 더 나은 전기화학 전지를 설계하는 것입니다.중탄산염 이온수소 생산과 같은 부반응을 잃지 않고 말이죠.

이제 도쿄 수도 대학의 아마노 후미아키(Fumiaki Amano) 교수가 이끄는 연구팀은 중탄산염 이온을 포름산염 이온으로 전환하는 데 탁월한 선택성을 갖는 새로운 세포를 만들었습니다.새로운 셀에서는 촉매 물질로 만들어진 전극이 셀룰로오스 에스테르로 만들어진 다공성 막에 의해 고분자 전해질 막과 분리됩니다.

한쪽 전극에서 생성된 수소이온은 전해질막을 통과해 다공성층으로 도달하고, 그곳에서 중탄산이온과 반응해 기공에서 효율적으로 이산화탄소를 생성한다.그런 다음 가스는 역시 다공성 막과 접촉하고 있는 다른 전극에서 포름산염 이온으로 변환됩니다.

그들은 전지를 작동시켰을 때 전지의 패러데이 효율, 즉 다른 화합물 대신 포름산염으로 변환된 전자의 비율이 매우 높은 전류에서도 85%라는 것을 발견했습니다.이는 기존 설계보다 성능이 뛰어날 뿐만 아니라 셀이 30시간 이상 원활하게 작동하고 중탄산염을 포름산염으로 거의 완전히 전환시키는 것으로 나타났습니다.일단 물이 빠져나오면 남은 것은 고체의 결정질 포름산염 연료뿐입니다.

기후 변화 기술에 대한 요구를 고려할 때 전기화학 전지의 효율적인 작동에 대한 이와 같은 개선은 큰 영향을 미칠 것으로 예상됩니다.팀은 새로운 중탄산염 전해조가 녹색 변혁을 향해 노력하는 사회에 실행 가능한 선택이 될 수 있기를 바라고 있습니다.

추가 정보:Kohta Nomoto 외, 중탄산염 전환을 통한 고도로 선택적 포름산염 형성,EES 촉매작용(2024).DOI: 10.1039/D4EY00122B