«Наш подход особенно интересен тем, что для работы наших электродов не имеет значения то, какой тип катализаторов вы планируете использовать для расщепления СО2. Микрометровую медную проволоку можно «вшить» в любой газодиффузионный электрод вне зависимости от структуры и свойств катализатора. Это позволяет масштабировать фактически любые типы электродов для разложения углекислоты», — пояснил профессор MIT Крипа Варанаси.
Как отмечают профессор Варанаси и его коллеги, химики уже много десятилетий разрабатывают методики превращения атмосферного углекислого газа в биотопливо и другие полезные вещества. Этому мешает то, что для расщепления молекул CO2 необходимы большие количества энергии. Эта особенность углекислого газа мешает не только человеку, но и всем живым существам, небольшая часть которых — растения и цианобактерии — научилась разлагать CO2.
Только недавно ученые создали нанокатализаторы, способные проводить аналогичные реакции, но эффективность большинства из них пока остается слишком низкой для их применения на промышленных предприятиях. Также их применению мешает то, что для их работы нужны сложно устроенные газодиффузионные электроды, которые сложно масштабировать и которые часто отличаются низкой эффективностью работы.
Профессор Варанаси и его коллеги решили эти проблемы путем создания универсальных электродов на базе пористых мембран из фторопласта и медной микропроволоки, чья комбинация одновременно хорошо проводит электрический ток, активно взаимодействует с молекулами СО2 и катализаторами, а также при этом отталкивает воду. Ее накопление на поверхности электродов в прошлом было одной из главных проблем, способствовавших резкому снижению эффективности расщепления молекул углекислоты.
Для проверки работы этих электродов ученые покрыли их частицами из оксида иридия, способными расщеплять СО2 и превращать его молекулы в углеводород ацетилен. Эти опыты показали, что новые электроды обладали очень высоким КПД, порядка 70–75 %, даже при больших размерах, что выгодно отличает их от уже существующих аналогов, чья площадь не превышает 5 кв. см из-за резкого роста сопротивления. Это открывает дорогу для создания масштабируемых систем фиксации атмосферного СО2.
