Австралийские ученые проложили путь к углеродно-нейтральному топливу, разработав новый эффективный катализатор, который превращает углекислый газ (CO2) из воздуха в синтетический природный газ в «чистый» процесс с использованием солнечной энергии.
Исследование, проведенное Университетом Аделаиды в сотрудничестве с CSIRO, может сделать жизнеспособным процесс, который имеет огромный потенциал для замены ископаемого топлива и продолжения использования существующих топливных технологий на основе углерода без увеличения выбросов CO2 в атмосферу..
Катализатор, разработанный исследователями, эффективно управляет процессом объединения CO2 с водородом для производства метана (основного компонента природного газа, используемого в качестве ископаемого топлива) и воды. В настоящее время природный газ является одним из основных видов топлива, используемых в промышленности.
«Улавливание углерода из воздуха и его использование в промышленных процессах - это одна из стратегий контроля выбросов CO2 и снижения потребности в ископаемом топливе», - говорит кандидат наук Университета Аделаиды. Рената Липпи, первый автор исследования, опубликованного в Интернете до публикации в Journal of Materials Chemistry A.
Но для того, чтобы это было экономически жизнеспособным, нам нужен энергоэффективный процесс, который использует CO2 в качестве источника углерода.
Исследования показали, что водород можно эффективно производить с помощью солнечной энергии. Но объединение водорода с CO2 для производства метана является более безопасным вариантом, чем непосредственное использование водорода в качестве источника энергии и позволяет использовать существующую газовую инфраструктуру.
"Главным камнем преткновения, однако, является катализатор - соединение, необходимое для запуска реакции, потому что CO2 обычно является очень инертным или нереакционноспособным химическим веществом."
Катализатор был синтезирован с использованием пористых кристаллов, называемых металлоорганическими каркасами, которые позволяют точно контролировать химические элементы в пространстве.
Процесс открытия катализатора включал синтез и скрининг более ста материалов. С помощью центра быстрого тестирования катализаторов CSIRO мы смогли быстро протестировать их все, что позволило сделать открытие в гораздо более короткие сроки. период времени», - сказала д-р Даниэль Кеннеди, директор научной платформы AIM Future в CSIRO. «Мы надеемся продолжить сотрудничество с Университетом Аделаиды, чтобы позволить австралийской промышленности применять возобновляемые источники энергии и водород в химическом производстве».
С другими катализаторами были проблемы, связанные с плохой конверсией CO2, нежелательным образованием монооксида углерода, стабильностью катализатора, низкой скоростью образования метана и высокими температурами реакции.
Этот новый катализатор эффективно производит почти чистый метан из CO2Производство угарного газа сведено к минимуму, а стабильность высока как при непрерывной реакции в течение нескольких дней, так и после отключения и воздействия воздуха. Важно отметить, что для высокого производства метана требуется лишь небольшое количество катализатора, что повышает экономическую эффективность. Катализатор также работает при умеренных температурах и низком давлении, что делает возможной солнечную тепловую энергию.
«Мы создали высокоактивный, высокоселективный (производящий почти чистый метан без побочных продуктов) и стабильный катализатор, который будет работать на солнечной энергии», - говорит руководитель проекта профессор Кристиан Дунан, директор университетского центра. для перспективных наноматериалов. «Это делает углеродно-нейтральное топливо из CO2 жизнеспособным вариантом».