تبدیل دی‌اکسیدکربن به سوخت با استفاده از نانوذرات نقره

پژوهشگران موفق به دستیابی به فناوری نوینی در زمینه تبدیل دی‌اکسیدکربن شده‌اند که می‌تواند این گاز گلخانه‌ای را از یک تهدید زیست‌محیطی به منبعی ارزشمند برای تولید سوخت و مواد شیمیایی تبدیل کند.

نقش کلیدی نانوذرات نقره در کاتالیز الکتروشیمیایی

تیم تحقیقاتی مرکز هلمهولتز برلین (HZB) در قالب پروژه بین‌المللی GreenQUEST، نشان داده‌اند که استفاده از نانوذرات نقره با قطر دقیق ۱۰ نانومتر، عملکرد بهینه ای در تبدیل CO₂ به مونوکسیدکربن (CO) دارد.

یافته‌ها حاکی از آن است که توزیع پراکنده این ذرات بر روی یک بستر کربنی، تعادلی میان فعالیت کاتالیستی و انتخاب‌پذیری واکنش ایجاد می‌کند. در واقع، ذرات بسیار کوچک تمایل به تولید هیدروژن دارند و ذرات بزرگتر فعالیت کمتری نشان می‌دهند، اما ترکیب ۱۰ نانومتری بهترین نتیجه را به همراه دارد.

بهینه‌سازی مصرف انرژی و تولید محصولات جانبی

یکی از دستاوردهای مهم این پژوهش، تغییر در طراحی بخش آندی سلول الکتروشیمیایی است. با جایگزینی واکنش‌های متداول با اکسایش آلدهیدها، محققان توانسته‌اند مصرف انرژی کل فرایند را بیش از ۳۰ درصد کاهش دهند.

این تغییر استراتژیک باعث می‌شود که سیستم به‌جای تولید صرف اکسیژن، محصولات باارزش دیگری نظیر هیدروژن و اسید فرمیک را نیز به‌صورت هم‌زمان تولید کند. این رویکرد، ارزش اقتصادی کل چرخه را به شدت افزایش می‌دهد.

"ترکیب تولید مونوکسیدکربن با تولید هم‌زمان هیدروژن و اسیدهای کربوکسیلیک، چشم‌انداز جدیدی برای اقتصاد کربن‌چرخشی فراهم می‌کند."

به سوی تولید سوخت سبز و پایدار

مونوکسیدکربن تولیدشده در این فرایند می‌تواند به‌عنوان ماده اولیه برای ساخت گاز سنتز (سین‌گاز) استفاده شود. این گاز در مراحل بعدی برای تولید دی‌متیل اتر (DME) و در نهایت سوخت مایع گازی سبز (green-LPG) کاربرد دارد.

اگر این فرآیند با استفاده از منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی یا باد انجام شود، می‌توان به یک چرخه کاملاً پاک دست یافت که وابستگی به سوخت‌های فسیلی را کاهش داده و به بازیافت گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کند.

در نهایت، این فناوری با پایداری بالا در آزمایش‌های طولانی‌مدت (بیش از ۱۰۰ ساعت) و بازده فارادایی نزدیک به ۱۰۰ درصد، گامی بلند در جهت توسعه صنایع شیمیایی سبز و مقابله با بحران‌های اقلیمی محسوب می‌شود.