I ricercatori dell'Istituto di ingegneria chimica dell'Università federale degli Urali e dell'Istituto di elettrochimica ad alta temperatura (filiale degli Urali dell'Accademia delle scienze russa hanno sviluppato nuove celle elettrochimiche per l'elettrolisi dell'acqua in presenza di anidride carbonica. I risultati sono stati pubblicati in il Journal of Materials Chemistry A .

"Una nuova cella di elettrolisi ad ossido solido basata su alte prestazioni e CO ₂ -materiali tolleranti, un elettrolita a conduzione protonica e un elettrodo per l'ossigeno sono stati fabbricati e testati con successo, " dice l'articolo. "Caratteristiche insolite che portano a un miglioramento maggiore sono state osservate per questa cella quando l'atmosfera riducente è stata arricchita con CO ₂ ."

Gli autori hanno anche proposto un possibile meccanismo per spiegare questo comportamento. I risultati dello studio mostrano che le cellule funzionano meglio in condizioni "duri", con una maggiore concentrazione di CO ₂ .

Se l'elettrolisi avviene in presenza di anidride carbonica, alcuni degli elettroni vengono utilizzati per il recupero della sostanza. Quindi il risultato dell'elettrolisi è il cosiddetto gas di sintesi, una miscela di idrogeno e monossido di carbonio. Il gas di sintesi è qualcosa come un combustibile semilavorato. Può, Per esempio, essere ulteriormente convertito in idrocarburi liquidi. L'ottenimento di gas di sintesi mediante elettrolisi dell'acqua è un processo promettente che consente di eliminare l'anidride carbonica e produrre carburante. Gli scienziati stanno ora sviluppando celle simili che potrebbero funzionare con l'energia solare, rendendo il processo due volte più rispettoso dell'ambiente.

Lo scopo dello studio condotto dai chimici di UrFU e UB RAS era quello di scegliere il miglior elettrolita solido per le cellule. Questo materiale dovrebbe fornire una buona conduttività protonica ed essere stabile in un'atmosfera di CO ₂ ad una temperatura di 700°C. Come risultato dello studio, gli autori hanno ottenuto un materiale con maggiore conducibilità data dal fatto che meno protoni erano "incollati" ai bordi dei grani (singoli cristalli nel materiale policristallino), facendo così funzionare meglio le celle finali. Anche la stabilità è stata elevata:in 10 ore di funzionamento, le cellule hanno perso appena lo 0,7 percento di efficienza. Però, per uso industriale, questo parametro deve ancora essere migliorato.

Inoltre, le celle hanno dimostrato prestazioni ancora migliori nelle condizioni "più dure", quando l'atmosfera si è ulteriormente arricchita di anidride carbonica. L'eccesso di CO ₂ inibito alcuni processi indesiderati, che ha portato a resistenza ottimale e densità di corrente, questo è, migliore efficienza della cella.