Riduzione della CO2 come fonte di combustibile sostenibile e introduzione all'effetto plastron. un, La generazione di combustibile rinnovabile attraverso la riduzione di CO2 e l'ossidazione di H2O. B, Il requisito cinetico rispetto a quello termodinamico di varie reazioni di riduzione della CO2. I valori tracciati si basano sull'equazione di reazione indicata sopra il grafico, stechiometrico in funzione della composizione del prodotto. C, D, L'effetto piastrone:l'uso di una superficie idrofoba per intrappolare uno strato di gas tra l'interfaccia solido-soluzione. Ciò è illustrato su un ragno a campana subacquea per la respirazione subacquatica in c e su una superficie di Cu dendritico idrofoba per la riduzione della CO2 acquosa in d. La foto del ragno della campana subacquea è stata adattata da Seymour e Hetz con il permesso di The Company of Biologists. Credito: Materiali della natura (2019). DOI:10.1038/s41563-019-0445-x
Un team di ricercatori affiliati a diverse istituzioni in Francia ha trovato un modo per migliorare la conversione della CO 2 in combustibili imitando il comportamento del ragno della campana subacquea. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Materiali della natura , il gruppo descrive l'uso di bolle d'aria catturate per migliorare l'efficienza di conversione dell'anidride carbonica in combustibili utilizzabili.
Attuali processi elettrochimici che convertono la CO 2 negli idrocarburi in genere si usa il rame come elettrocatalizzatore:generalmente è rivestito con elettrodi e immerso in un liquido che contiene anidride carbonica. L'applicazione di elettricità avvia il processo di riduzione che converte la CO 2 in metano, etanolo, etilene e anidride carbonica. Sfortunatamente, tali processi producono anche gas idrogeno, che riduce l'efficienza del processo. Gli sforzi per migliorare il processo hanno comportato la formatura degli elettrodi in nanostrutture o il drogaggio del rame con altri materiali. Ma finora, tali sforzi non hanno portato a miglioramenti di efficienza adeguati. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno cercato ispirazione nel ragno dell'incantesimo subacqueo.
I ragni subacquei sono in grado di nuotare sott'acqua perché hanno peli fortemente idrofobici sul ventre che consentono di intrappolare una bolla d'aria, che il ragno usa per respirare sott'acqua. I ricercatori pensavano che se il rame in una CO 2 il processo di conversione ha fatto più o meno la stessa cosa, più anidride carbonica sarebbe esposta al rame durante la conversione, migliorare l'efficienza. A quello scopo, hanno forgiato un pezzo di rame con minuscoli, forme ad albero sulla sua superficie e rivestito con un materiale idrofobo. Quando il rame è stato immerso in una CO 2 -contenente soluzione, bolle formate sulla superficie del rame. E quando l'elettricità è stata applicata, il processo di conversione è avvenuto come di consueto, con una grande differenza. Il processo era molto più efficiente.
I ricercatori riferiscono che l'efficienza della conversione era di circa il 56 e il 17% per etilene ed etanolo, rispetto al 9 e al 4% dei sistemi convenzionali. Anche, la produzione di idrogeno è stata misurata al 10%, rispetto al 71 per cento dei sistemi tradizionali. I ricercatori notano che è necessario più lavoro, però, perché il processo richiede più elettricità rispetto ai sistemi convenzionali.
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