محققان با استفاده همزمان از دو نوع مختلف کاتالیزور، دی اکسید کربن را به نانوالیاف کربنی تبدیل کردند.
به گزارش ایسنا، محققان دانشگاه کلمبیا و آزمایشگاه ملی بروکهاون در وزارت انرژی آمریکا (DOE) روشی را برای تبدیل دی اکسید کربن (CO2) به نانوالیاف کربنی ارائه کردند. این فرآیند از واکنشهای الکتروکاتالیستی و ترموکاتالیستی برای تبدیل دی اکسید کربن به نانوالیاف کربنی استفاده میکند که محصولات جانبی مفیدی نیز ارائه میکند. رویکرد آنها از فرآیندهای ترموشیمیایی و الکتروشیمیایی همزمان استفاده می کند که در دمای اتاق و فشار اتمسفر انجام می شود.
در مقاله ای که در مجله Nature Catalysis منتشر شده است، محققان توضیح می دهند که این روش ممکن است با موفقیت کربن را در اشکال مفید برای جبران یا حتی دستیابی به انتشار کربن منفی جامد کند.
جینگ گوانگ چن، استاد مهندسی شیمی در دانشگاه کلمبیا می گوید: برای تقویت آن می توانید نانوالیاف کربنی را در سیمان قرار دهید. این می تواند کربن را در بتن برای حداقل 50 سال یا حتی بیشتر قفل کند. تا آن زمان، جهان باید به سمت منابع انرژی تجدید پذیر که کربن منتشر نمی کنند، روی آورد.
علاوه بر این، این فرآیند گاز هیدروژن (H2) تولید می کند که یک سوخت جایگزین مناسب با آلایندگی صفر در هنگام مصرف است.
جذب دی اکسید کربن یا تبدیل آن به عناصر دیگر برای کاهش گرمایش جهانی مفهوم جدیدی نیست. با این حال، حتی نگه داشتن گاز CO2 می تواند منجر به نشت شود. علاوه بر این، بسیاری از دگرگونیهای دی اکسید کربن منجر به ترکیبات یا سوختهای مبتنی بر کربن میشوند که بلافاصله قابل استفاده هستند و در نتیجه دی اکسید کربن را به محیط باز میگردانند.
چن افزود: تازگی این کار این است که تلاش می کنیم دی اکسید کربن را به چیزی با ارزش افزوده بیشتر اما به شکل جامد و مفید تبدیل کنیم.
این مواد کربن جامد دارای کیفیت های مطلوب بسیاری مانند استحکام بالا و هدایت الکتریکی و حرارتی خوب هستند. با این حال، جداسازی کربن از دی اکسید کربن و مونتاژ در این ساختارهای پیچیده کار آسانی نیست. دمای بالاتر از 1000 درجه سانتیگراد برای یک فرآیند مستقیم و گرماگرا مورد نیاز است.
در ابتدا، دانشمندان کشف کردند که مونوکسید کربن (CO) پیش ساز بسیار مناسب تری نسبت به دی اکسید کربن (CO 2) در فرآیند ایجاد نانوالیاف کربنی (CNF) است. سپس، آنها بازگشتند تا چگونگی استفاده از دی اکسید کربن را برای این کار بیابند.
دانشمندان از یک ترموکاتالیست آلیاژ آهن- کبالت استفاده کردند. این کاتالیزور در دمای نزدیک به 400 درجه سانتیگراد کار می کند که دمای کمتری نسبت به فرآیند تبدیل مستقیم دی اکسید کربن به CFR است. آنها همچنین مشاهده کردند که افزودن مقدار کمی کبالت فلزی اضافی به طور چشمگیری تولید نانوالیاف کربنی را افزایش داد.
چن خاطرنشان کرد: «با جفت شدن الکتروکاتالیست و ترموکاتالیست، ما از فرآیند پشت سر هم برای دستیابی به چیزهایی استفاده میکنیم که نمیتوان آنها را به تنهایی به دست آورد.»