Новый инструмент преобразования углекислого газа

Ученые Корнельского университета переработали уравнение Коттрелла 120-летней давности, чтобы понять реакции, которым подвергается углекислый газ при воздействии электрохимии, с целью преобразования газа в полезные продукты. Исследователи считают, что классическое уравнение может помочь электрохимикам контролировать реакции для создания желаемых продуктов, таких как этилен, этан или этанол, эффективно превращая проблему окружающей среды в возобновляемый ресурс.

Ученые из Корнельского университета пересмотрели электрохимическое уравнение вековой давности, уравнение Коттрелла, чтобы помочь преобразовать атмосферный углекислый газ в функциональный продукт и управлять парниковыми газами.

Это уравнение, названное в честь химика Фредерика Гарднера Коттрелла, который разработал его в 1903 году, теперь служит ценным инструментом для современных исследователей. Применяя электрохимию в контролируемой лабораторной среде, ученые могут получить более четкое представление о различных взаимодействиях, которым может подвергаться углекислый газ.

Электрохимическое восстановление двуокиси углерода дает возможность превратить газ из экологически опасного вещества в сырье для химических продуктов или в средство хранения возобновляемой электроэнергии в форме химических связей, как это делает природа.

Их работы опубликованы в журнале Катализатор САУ.

сказал ведущий автор Райли Кейсболт ДиДоменико, докторант химического машиностроения в Корнельском университете под руководством профессора Тобиаса Ханрата.

«Если у нас будет лучший контроль над реакцией, мы сможем делать все, что захотим и когда захотим», — сказал ДиДоменико. «Уравнение Коттрелла — это инструмент, который помогает нам достичь этого».

Уравнение позволяет исследователю определять и контролировать экспериментальные параметры для получения углекислого газа и его преобразования в полезные углеродные продукты, такие как этилен, этан или этанол.

По словам старшего автора Тобиаса Ханрата, сегодня многие исследователи используют передовые вычислительные методы для получения подробной атомной картины процессов на поверхности катализатора, но эти методы часто включают несколько тонких допущений, что усложняет прямое сравнение с экспериментами.

«Прелесть этого древнего уравнения в том, что в нем очень мало предположений», — сказал Ханрат. «Если вы добавите эмпирические данные, вы лучше поймете правду. Это старая классика. Это та часть, которую я считаю прекрасной».

«Поскольку оно старше, — сказал ДиДоменико, — уравнение Коттрелла было забытым методом. Это классическая электрохимия. Просто вернуть его на передний план в умах людей было здорово. И я думаю, что это уравнение поможет другим электрохимикам изучать свои собственные системы».

Ссылка: «Механистические представления об образовании диоксида углерода и продуктов диоксида углерода при электрохимическом восстановлении диоксида углерода — роль цепного переноса заряда и химических реакций» Рейли Касполте де Доменико, Келси Левин, Лила Реманис, Гектор де Аброэна и Тобиас. Ханрат, 27 марта 2023 г. и Катализатор САУ.
DOI: 10.1021/acscatal.2c06043

Исследование финансировалось Национальным научным фондом, Корнельским институтом энергетических систем, стипендией для выпускников Корнинга и Инициативой инженерного обучения Корнелла.