Ontwikkeling van een groot omzettingssysteem voor kooldioxide, een kerntechnologie voor koolstofneutraliteit

Studies over elektrochemische CO₂ conversiesystemen die kunnen worden gebruikt om nuttige chemicaliën te verkrijgen via conventionele petrochemische processen terwijl CO wordt geëlimineerd₂, zonder het milieu te vervuilen, zijn essentieel voor het creëren van een koolstofneutrale samenleving. Hoewel er aanzienlijke vooruitgang is geboekt door middel van een aantal relevante onderzoeken, waren deze tot dusverre alleen op laboratoriumschaal groot. In feite zijn er nog veel obstakels voor industriële toepassing, zoals de opschaling en ontwikkeling van geschikte katalysatoren en elektroden.

Het Korea Institute of Science and Technology (KIST) heeft aangekondigd dat een onderzoeksteam van het Clean Energy Research Center, geleid door dr.Hyung-Suk Oh, dr.Yoon-Jung Hwang en dr.Woong-Hui Lee, een zee heeft ontwikkeld. -kerkelijke nano-koperkatalysator voor een zeer efficiënte elektrochemische CO₂ conversiesysteem dat ethyleen en ethanol oplevert, evenals een gerelateerd systeem voor massaproductie van de katalysator.

De urchin-vormige katalysator ontwikkeld door het onderzoeksteam van KIST is in staat om grote hoeveelheden ethyleen te produceren, een op aardolie gebaseerde stof die wordt gebruikt om verschillende alledaagse producten te vervaardigen, waaronder kunststoffen, synthetisch rubber en constructiematerialen. 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 lager voltage dan conventionele koperkatalysatoren, waardoor de opbrengst aan ethyleen met meer dan 50% werd verbeterd. Bovendien het opzetten van een massaproductiesysteem door het stapelen van meerdere lagen CO₂ conversiecellen bevestigt het potentieel voor commercialisering van de katalysator.

Het onderzoeksteam voerde verschillende real-time (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 koperhydroxide- en koperoxidegehalte als gevolg van de alkalische stoffen die aan de katalysator van het team waren toegevoegd. Op basis van hun bevindingen 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, wat 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 nano-koperkatalysator met toegevoegde alkalische stoffen voor conversietoepassingen met een groot oppervlak, die ook richting gaven voor toekomstig onderzoek en ontwikkeling. “Hij zei ook dat” de bevindingen van deze studie naar verwachting zullen leiden tot een substantiële bijdrage aan de commercialisering van een elektrochemisch omzettingssysteem voor kooldioxide. ”