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Un nuovo catalizzatore per la conversione dell'anidride carbonica (CO 2 ) in prodotti chimici o combustibili è stato sviluppato dai ricercatori della Ruhr-Universität Bochum e dell'Università di Duisburg-Essen. Hanno ottimizzato i catalizzatori di rame già disponibili per migliorarne la selettività e la stabilità a lungo termine. I risultati sono descritti dal team guidato dal Dr. Yanfang Song e dal Professor Wolfgang Schuhmann del Bochum Center for Electrochemistry con il team guidato dalla Professoressa Corina Andronescu del gruppo Duisburg-Essen Technical Chemistry III sulla rivista Angewandte Chemie , pubblicato online il 9 febbraio 2021.
Il boro rende stabile il catalizzatore di rame
Il gas climatico CO 2 possono essere convertiti in composti di carbonio più grandi che possono essere utilizzati come prodotti chimici di base per l'industria o come combustibili. I ricercatori stanno perseguendo l'idea di convertire la CO 2 elettrochimicamente con l'ausilio di energie rinnovabili. Questo non solo creerebbe prodotti utili; servirebbero anche come deposito per le energie rinnovabili. Il rame è già emerso come un promettente catalizzatore in studi precedenti, ma deve essere sotto forma di uno ione parzialmente caricato positivamente, ed è proprio questo il problema.
In condizioni di reazione convenzionali, il rame viene rapidamente convertito dalla sua forma carica positiva allo stato neutro, che è sfavorevole alla formazione di prodotti con più di due atomi di carbonio e quindi disattiva il catalizzatore.
Il team di Bochum e Duisburg-Essen ha quindi modificato un catalizzatore di rame con boro. I ricercatori hanno testato diversi rapporti rame-boro e determinato la composizione ottimale per favorire la formazione di composti con più di due atomi di carbonio. Hanno anche dimostrato che il catalizzatore boro-rame può essere utilizzato alle densità attuali che sarebbero richieste su scala industriale.
Lo zinco previene i danni da corrosione
Hanno implementato il sistema sotto forma di un elettrodo a diffusione di gas in cui un catalizzatore solido catalizza la reazione elettrochimica tra le fasi liquida e gassosa. È importante che CO . sufficiente 2 si dissolve nella regione di confine tra le fasi gassosa e liquida. Gli scienziati sono riusciti a farlo utilizzando un legante speciale.
Un'altra sfida è mantenere il sistema stabile per un lungo periodo di tempo. Per esempio, si deve prevenire la corrosione degli elettrodi. A tal fine, i chimici hanno integrato nel sistema un cosiddetto anodo sacrificale di zinco. Poiché lo zinco è un metallo meno nobile del rame, questo è corroso per primo, mentre il rame viene risparmiato.
"La combinazione di un materiale catalizzatore selettivo e attivo in un elettrodo a diffusione di gas e l'aggiunta dello zinco stabilizzante è un passo importante verso l'uso di CO 2 per la sintesi di prodotti chimici di base, " riassume Wolfgang Schuhmann.
