Преобразование выделений углекислого газа в другие содержащие углерод комплексы желательно из-за вклада углекислого газа в парниковый эффект и глобальное потепление. Примеры колеблются от естественных процессов, таких как заводы, превращающие CO2 в кислород и сахар, к сделанным человеком, таким как впрыскивание углекислого газа в горные формирования, которые будут пойманы в ловушку как полезные ископаемые карбоната.
«Проблема с большинством физических и химических путей для фиксации CO2 состоит в том, что их продукты – газы и жидкости, которые должны далее сжижаться или сжиматься, и это неизбежно приводит к дополнительному потреблению энергии и еще большему количеству выбросов CO2», говорит ведущий автор Хаошэнь Чжоу из Национального Института Японии Передовой Промышленной Науки и техники и Нанкинского университета Китая. «Вместо этого Демонстрируем мы электрохимическую стратегию фиксации CO2, которая приводит к твердым углеродным продуктам, а также батарее литиевого CO2, которая может обеспечить энергию, необходимую для того процесса».Исследователи столкнулись с углеродной стратегией фиксации, когда они пытались перезарядить прототип батареи литиевого CO2.
Вместо того, чтобы полностью восстановить литиевые ионы и CO2 от литиевого карбоната и углерод произвел во время выброса батареи, как это произошло бы с обратимой батареей CO2 Лития, литиевый карбонат анализируемый, уступающий дополнительный углерод, а также кислородный газ, который не был изолирован из-за быстрой реакции с электролитом батареи. Как правило, этот вид наращивания вызывает физическую деградацию и уменьшил функциональную продолжительность жизни для батареи, но вместо этого, смещение твердого углерода имеет отдельное преимущество, указывая на многообещающий подход, чтобы зафиксировать углерод в конюшне и легкий избавиться от формы.«Что является впечатляющим об этой работе, возможность преобразовать одну треть разновидностей CO2 в углерод с высокой теоретической энергоэффективностью выше 70%», заявляет Joule научный редактор Рахул Малик. «Архитектура батареи – непредвиденный, но интригующий способ посмотреть на углеродную фиксацию».Начиная с создания углеродных твердых частиц оба понимают углеродную работу батареи уменьшений фиксации, исследователи не смогли одновременно удовлетворить оба гола в единственном устройстве.
Однако, включая крошечное количество рутениевого металла в их дизайн как катализатор, они смогли избежать обширного осаждения углерода и вызвать лучшую обратимость, преобразовав их фиксирующий углерод аппарат в функционирующую батарею CO2 Лития.Остающаяся проблема и для углеродной фиксации и для работы батареи состоит в том, чтобы переместиться от чистого CO2 до атмосферного воздуха, скачок, который потенциально допускал бы рассмотрение атмосферного CO2 в первом случае и продвинется к теоретически сильной, но еще стабильной технологии батареи литиевого воздуха во втором случае. Метод фиксации мог бы также быть адаптирован, чтобы вычистить другие вредные или загрязняющие газы, такие как угарный газ, двуокись серы, азотная окись и диоксид азота от атмосферы, говорит Чжоу.
Смотря вперед, исследователи также счастливы потенциалом их системы, возможно, привести к пути для преобразования углекислого газа в чистый углеродный и кислородный газ. «Достижение выпуска кислородного газа после зарядки, вместе с накоплением твердого углерода, поняло бы электрохимическую стратегию фиксации углекислого газа, аналогичную фотосинтезу», говорит Чжоу.