I ricercatori dell'Oregon State University hanno compiuto un importante passo avanti nella ricerca della chimica verde per convertire l'anidride carbonica, gas serra, in forme riutilizzabili di carbonio tramite riduzione elettrochimica.

Pubblicato in Energia della natura , lo studio condotto da Zhenxing Feng dell'OSU College of Engineering e dai colleghi della Southern University of Science and Technology in Cina e della Stanford University descrive un nuovo tipo di elettrocatalizzatore.

Il catalizzatore può promuovere selettivamente una CO ₂ reazione di riduzione con conseguente prodotto desiderato:il monossido di carbonio è stata la scelta in questa ricerca. Un catalizzatore è tutto ciò che accelera la velocità di una reazione chimica senza essere consumato dalla reazione.

"La riduzione dell'anidride carbonica è vantaggiosa per un ambiente pulito e uno sviluppo sostenibile, " disse Feng, assistente professore di ingegneria chimica. "In contrasto con la CO . tradizionale ₂ riduzione che utilizza metodi chimici ad alte temperature con un'elevata richiesta di energia extra, CO . elettrochimica ₂ le reazioni di riduzione possono essere eseguite a temperatura ambiente utilizzando una soluzione liquida. E l'elettricità necessaria per la CO . elettrochimica ₂ la riduzione può essere ottenuta da fonti energetiche rinnovabili come l'energia solare, consentendo così processi completamente verdi."

Una reazione di riduzione significa che uno degli atomi coinvolti guadagna uno o più elettroni. Nella riduzione elettrochimica dell'anidride carbonica, nanocatalizzatori metallici hanno mostrato il potenziale per ridurre selettivamente la CO ₂ a un particolare prodotto di carbonio. Il controllo della nanostruttura è fondamentale per comprendere il meccanismo di reazione e per ottimizzare le prestazioni del nanocatalizzatore nella ricerca di prodotti specifici, come il monossido di carbonio, acido formico o metano, che sono importanti per altri processi e prodotti chimici.

"Però, a causa di molte possibili vie di reazione per diversi prodotti, le reazioni di riduzione dell'anidride carbonica hanno storicamente avuto bassa selettività ed efficienza, " Feng ha detto. "Gli elettrocatalizzatori devono promuovere la reazione con un'elevata selettività per ottenere un determinato prodotto, monossido di carbonio nel nostro caso. Nonostante molti sforzi in questo campo, c'erano stati pochi progressi."

Feng e i suoi co-leader della ricerca hanno provato una nuova strategia. Hanno prodotto la ftalocianina di nichel come elettrocatalizzatore di ingegneria molecolare e hanno scoperto che mostrava un'efficienza superiore a densità di corrente elevate per la conversione di CO ₂ al monossido di carbonio in un dispositivo ad elettrodo a diffusione di gas, con funzionamento stabile per 40 ore.

"Per comprendere il meccanismo di reazione del nostro catalizzatore, il mio gruppo all'OSU ha utilizzato la spettroscopia di assorbimento dei raggi X per monitorare il cambiamento del catalizzatore durante i processi di reazione, confermando il ruolo del catalizzatore nella reazione, " Feng ha detto. "Questo lavoro collaborativo dimostra un catalizzatore ad alte prestazioni per processi ecologici di CO . elettrochimica ₂ reazioni di riduzione. Fa anche luce sul meccanismo di reazione del nostro catalizzatore, che può guidare il futuro sviluppo dei dispositivi di conversione dell'energia mentre lavoriamo verso un'economia a emissioni negative".