W wyniku elektrochemicznej konwersji CO2 może powstawać wiele cennych produktów, takich jak paliwa płynne, które wykorzystywane są w transporcie. Jednak z uwagi na fakt, że CO2 jest cząsteczką o dużej stabilności, do zrywania jego wiązań potrzebne są wydajne katalizatory. Celem wspieranego przez ERBN projektu HY-CAT jest zidentyfikowanie i opracowanie lepszych systemów katalitycznych do konwersji CO2 w substancje chemiczne o wartości dodanej przy jednoczesnym magazynowaniu energii odnawialnej.
Panujące obecnie na całym świecie uzależnienie od paliw kopalnych wymaga od nas wychwytywania i magazynowania CO2 wytwarzanego przez ludzką cywilizację, aby zapobiec osiągnięciu jego niedopuszczalnego poziomu w atmosferze ziemskiej. Z magazynowaniem CO2 wiążą się jednak również pewne ograniczenia. A gdyby zamiast tego nadmiar CO2 można było przekształcać na użyteczne substancje chemiczne, przyczyniając się w ten sposób do tworzenia gospodarki o zamkniętym obiegu CO2?
Zespół badawczy projektu HY-CAT (Multifunctional Hybrid Platforms based on Colloidal Nanocrystals to Advance CO2 Conversion Studies) ze Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii w Lozannie pracuje nad syntezą materiałów hybrydowych składających się z dobrze zdefiniowanych pod względem atomowym sorbentów CO2, które są cienkimi, porowatymi warstwami tzw. szkieletów metaloorganicznych, oraz nanokrystalicznych katalizatorów ściśle połączonych w jeden integralny system. Badacze wykorzystają trzy różne klasy hybryd, z których każda charakteryzuje się jednym specyficznym mechanizmem absorpcji/preaktywacji, aby szczegółowo zbadać wpływ mechanizmów na aktywność katalizatora. Takie metodyczne podejście umożliwia zespołowi porównywanie struktury i aktywności, pozwalając określić zasady projektowania, które umożliwią tworzenie lepszych katalizatorów.
Zespół projektu HY-CAT ma już na swoim koncie kilka znaczących kamieni milowych. Między innymi badacze ci nauczyli się, jak syntezować hybrydowe elektrokatalizatory, w tym nanokryształy srebra osadzone w szkieletach metaloorganicznych. Stwierdzili oni, że szkielety metaloorganiczne zwiększają selektywność nanocząstek, przez co stają się one bardziej korzystne pod względem energetycznym jako kanał reakcji, redukcji CO2, a także bardziej stabilne pod względem agregacji podczas katalizy. Udało im się również opracować metodę na stworzenie układu miedź / tlenek ceru (Cu/CeOx), odkrywając, że takie połączenie nanocząstek zwiększa selektywność miedzi pod względem konwersji CO2 na metan.
Od strony komercyjnej zespół projektu HY-CAT zaprojektował i zbudował najnowocześniejsze ogniwo elektrochemiczne zasilane gazem, a nie wodnym elektrolitem. Urządzenie to pozwala na testowanie katalizatorów w warunkach komercyjnych, co jest kluczowym krokiem na drodze do prawdziwie zrównoważonego rozwoju.
Projekt HY-CAT rozpoczął się w styczniu 2017 roku i potrwa do czerwca 2022 roku.
poleca:
