Новый электрод объединяет улавливание и трансформацию CO₂ в одном процессе

Группа южнокорейских ученых представила новую электрохимическую технологию, позволяющую одновременно улавливать углекислый газ из воздуха и преобразовывать его в полезное химическое соединение — муравьиную кислоту. Разработка описана в журнале ACS Energy Letters.

Новый электрод предназначен для работы с реальными газовыми смесями, включая дымовые газы от бытовых печей, каминов и промышленных установок, а также при концентрациях CO₂, сопоставимых с атмосферными.

В отличие от большинства существующих решений, где улавливание углекислого газа и его химическое преобразование являются отдельными этапами, предложенная система объединяет обе функции в одном устройстве. Это позволяет проводить преобразование CO₂ без предварительной очистки и концентрации газа.

Целью работы было создание электрохимического устройства, способного эффективно функционировать в условиях, близких к реальным выбросам.

Электрод имеет трехслойную структуру. Первый слой отвечает за улавливание углекислого газа, второй представляет собой газопроницаемую углеродную бумагу, а третий — каталитический слой на основе диоксида олова (SnO₂). Такая конфигурация позволяет газу проходить через электрод, захватываться и сразу же вступать в электрохимическую реакцию.

В результате реакции углекислый газ преобразуется в муравьиную кислоту — промышленно востребованное химическое вещество, применяемое в топливных элементах, химическом синтезе и других технологических процессах.

При лабораторных испытаниях с чистым CO₂ эффективность нового электрода оказалась примерно на 40% выше по сравнению с существующими аналогами. При работе с модельной дымовой смесью, содержащей 15% CO₂, 8% кислорода и 77% азота, система продолжала стабильно производить муравьиную кислоту, тогда как другие электроды демонстрировали минимальную активность.

Отдельно отмечается, что устройство сохраняло работоспособность при концентрациях углекислого газа, соответствующих уровню атмосферного воздуха. Это указывает на потенциальную возможность применения технологии не только для очистки выбросов, но и для прямого улавливания CO₂ из окружающей среды.

Авторы исследования также указывают, что предложенный подход может быть адаптирован для улавливания и преобразования других парниковых газов, включая метан.