Rekordgyorsan gyártható szén-dioxidból szintetikus üzemanyag – 15 perc alatt kész az egyik legfontosabb elem

Szintetikus üzemanyag gyártásában hozhat átütő sikert egy új eljárás, amit japán kutatók tettek le az asztalra. A módszer nem csak villámgyors, de olcsó előállítást is ígér.

A szén-dioxid-semlegesség elérésére törekedve kulcsfontosságú olyan energiai innovációk létrehozása, amelyek csökkentik a szennyezést. A japán Tohoku és Hokkaido Egyetem, valamint az AZUL Energy vállalat kutatói ennek szellemében dolgoztak ki egy egyszerűsített eljárást a szén-dioxid átalakítására szén-monoxiddá – ami a szintetikus üzemanyagok egyik fő alapanyaga.

A tudósok módszere rekordhatékonynak tűnik: 24 óráról mindössze 15 percre csökkentették az átalakításhoz szükséges időt.

„A szén-dioxid szén-monoxiddá konvertálása jelenleg is forró téma a klímaváltozás kezelésében, de a hagyományos technikáknak komoly hibáik vannak, amelyeket szerettünk volna orvosolni” – idézi a Tohoku Egyetem közleménye a kutatás egyik vezetőjét. Liu Tengyi hozzátette: a munkájuk azért fontos mérföldkő, mert az eljáráshoz eddig alkalmazott anyagok „drágák, instabilak, korlátozott szelektivitással rendelkeztek, és hosszú időbe telik az előkészítésük, így ipari környezetben egyszerűen nem használhatók”.

A megoldás kulcsát egy festékalapanyag jelenti

Az ipari szabványok figyelembevételével a kutatók különböző ftalocianinokat (eddig más célra, például festékek előállítására használt szerves vegyületeket) választottak ki a teljesítmény javítására. Ezeket gázdiffúziós elektródákra permetezték, hogy közvetlenül az elektróda felületén képezzenek kristályos rétegeket. Ezzel az eljárással megtalálták a szén-dioxid szén-monoxiddá alakításához leghatékonyabbnak tűnő, kifejezetten olcsó anyagokat.

A tudósok a graffitikészítéshez hasonlították a módszert: egyszerűen a felületre permetezik a katalizátort, amivel mindössze 15 percre rövidítik a hagyományos megoldásokkal több mint 24 órás feldolgozási időt.

A konverzió jelenleg fáradságos folyamat volt: vezetőképes szén és több kötőanyag keverését, szárítását és hőkezelését igényli. A kutatók megerősítették, hogy az új rendszer a legnagyobb kísérleti elektrokatalízis adatbázis szerint minden korábban bejelentett ftalocianin-alapú katalizátort felülmúlt.

„Nem egyszerűen ez az eddigi legjobb ftalocianin-alapú katalizátor a szén-monoxid előállítására, hanem még sikeresen túl is szárnyalja az ipari szabványok által előírt reakciósebességre és stabilitásra vonatkozó küszöbértékeket” – magyarázta Liu.

Olcsón, gyorsan is gyártható szintetikus üzemanyag

A csapat szerkezeti elemzést végzett a NanoTerasu létesítményben, majd elméleti számításokat is alkalmaztak, hogy megvizsgálják a magas teljesítmény okait. Az Advanced Science-ben közölt tanulmány szerint a kristályosodás sűrűn elrendezett molekulákhoz vezetett, ami elősegítette az elektronok hatékony átadását a felületre. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a közvetlen kristályosítás hatékony stratégia a fémkomplex-alapú katalizátor elektródák előállítására a szén-dioxid molekulaszerkezetének megváltoztatásához.

A japán tudósok által kidolgozott módszer a gázdiffúziós elektróda gyártására, valamint a szén-dioxid elektrolízis technológia megvalósítására ígéretes utat kínál a nagy hatékonysággal, olcsó pigmentalapú katalizátorok felhasználásával készülő szén-monoxid, ezáltal pedig szintetikus üzemanyagok előállítása felé. Ez a megközelítés javítja az energiahatékonyságot és csökkenti a szén-dioxid hasznosításával járó költségeket, megoldva a szintetikus üzemanyagok előállításának egyik legfőbb akadályát.

A címlapkép illusztráció. Forrás: Freepik