Un diagramma di flusso dell'immagazzinamento dell'energia e della fissazione del carbonio utilizzando la tecnologia Li-CO2. Credito:Qiao et al.
Gli scienziati che lavorano alla realizzazione dell'inafferrabile batteria litio-aria hanno scoperto un approccio inaspettato per catturare e immagazzinare l'anidride carbonica lontano dall'atmosfera. Utilizzo di un design destinato a un litio-CO 2 batteria, ricercatori in Giappone e Cina hanno sviluppato un modo per isolare la polvere di carbonio solido dall'anidride carbonica gassosa, con la possibilità di separare anche l'ossigeno gassoso attraverso lo stesso metodo. Il loro lavoro appare il 9 agosto in Joule , una nuova rivista interdisciplinare sull'energia di Cell Press.
La conversione delle emissioni di anidride carbonica in altri composti contenenti carbonio è auspicabile a causa del contributo dell'anidride carbonica all'effetto serra e al riscaldamento globale. Gli esempi vanno dai processi naturali, come gli impianti che trasformano CO 2 in ossigeno e zuccheri, a quelli artificiali, come l'iniezione di anidride carbonica nelle formazioni rocciose per essere intrappolati come minerali di carbonato.
"Il problema con la maggior parte dei percorsi fisici e chimici per la CO 2 fissazione è che i loro prodotti sono gas e liquidi che devono essere ulteriormente liquefatti o compressi, e questo porta inevitabilmente a un consumo energetico aggiuntivo e ancora più CO 2 emissioni, ", afferma l'autore senior Haoshen Zhou dell'Istituto nazionale giapponese di scienza e tecnologia industriale avanzata e dell'Università cinese di Nanchino. "Invece, stiamo dimostrando una strategia elettrochimica per la CO 2 fissazione che produce prodotti di carbonio solido, così come un litio-CO 2 batteria in grado di fornire l'energia necessaria per tale processo."
I ricercatori hanno incontrato la strategia di fissazione del carbonio quando hanno cercato di ricaricare un litio-CO 2 prototipo di batteria Invece di rigenerare completamente ioni di litio e CO 2 dal carbonato di litio e dal carbonio prodotti durante la scarica della batteria, come sarebbe avvenuto con un Li-CO . reversibile 2 batteria, il carbonato di litio si è decomposto, producendo carbonio aggiuntivo, così come il gas ossigeno che non è stato isolato a causa della rapida reazione con l'elettrolita della batteria. Tipicamente, questo tipo di accumulo provoca il degrado fisico e la durata della vita funzionale ridotta per una batteria, ma invece, la deposizione di carbonio solido vanta un vantaggio a parte, indicando un approccio promettente per fissare il carbonio in una forma stabile e facile da smaltire.
"Ciò che colpisce di questo lavoro è la possibilità di convertire un terzo della CO 2 specie al carbonio con un'elevata efficienza energetica teorica superiore al 70%, " dice Joule editore scientifico Rahul Malik. "L'architettura della batteria è un modo imprevisto ma intrigante di guardare alla fissazione del carbonio".
Dal momento che la generazione di solidi di carbonio realizza che la fissazione del carbonio riduce le prestazioni della batteria, i ricercatori non sono stati in grado di soddisfare contemporaneamente entrambi gli obiettivi all'interno di un singolo dispositivo. Però, incorporando una piccola quantità di metallo rutenio nel loro design come catalizzatore, sono stati in grado di evitare un'estesa deposizione di carbonio e indurre una migliore reversibilità, convertire il loro apparato di fissaggio del carbonio in un Li-CO . funzionante 2 batteria.
Una sfida rimanente sia per la fissazione del carbonio che per le prestazioni della batteria è passare dalla CO . pura 2 all'aria ambiente, un salto che potenzialmente consentirebbe di trattare la CO . atmosferica 2 nel primo caso e avanzerebbe verso la tecnologia della batteria al litio-aria teoricamente potente ma non ancora stabile nel secondo caso. La tecnica di fissazione potrebbe anche essere adattata per pulire altri gas nocivi o inquinanti come monossido di carbonio, diossido di zolfo, monossido di azoto, e biossido di azoto dall'atmosfera, dice Zhou.
Guardando avanti, i ricercatori sono anche entusiasti del potenziale del loro sistema di condurre forse a un percorso per convertire l'anidride carbonica in carbonio puro e gas ossigeno. "Raggiungere il rilascio di ossigeno gassoso durante la carica, accoppiato con l'accumulo di carbonio solido, realizzerebbe una strategia di fissazione elettrochimica dell'anidride carbonica analoga alla fotosintesi, "dice Zhou.
