-
Pojedyncza elektroda wyłapuje i przetwarza CO2
-
Wydajna dekarbonizacja u samego źródła emisji
Dotychczasowe metody walki z emisjami były skomplikowane i kosztowne, ponieważ większość systemów konwersji wymagała dostarczenia czystego, skoncentrowanego dwutlenku węgla po wcześniejszym oczyszczeniu gazu.
Pojedyncza elektroda wyłapuje i przetwarza CO2
W realnych warunkach CO2 występuje bowiem w mieszaninie z azotem i tlenem, przedostając się do atmosfery ze źródeł antropogenicznych – w spalinach z domowych pieców czy instalacji przemysłowych.
Koreańscy naukowcy udowodnili jednak, że procesy wychwytywania i przetwarzania nie muszą być rozdzielone. Dzięki integracji obu tych funkcji w jednej elektrodzie utylizacja CO2 stała się znacznie prostsza i bardziej efektywna.
Sercem nowej technologii jest trójwarstwowa konstrukcja elektrody. Urządzenie składa się z materiału wychwytującego dwutlenek węgla, arkusza przepuszczalnego papieru węglowego oraz warstwy katalitycznej z tlenku cyny(IV).
Taki układ pozwala gazom swobodnie przepływać przez system, w którym CO2 zostaje uwięzione, a następnie natychmiast przetworzone w kwas mrówkowy (CH2O2). To substancja niezwykle cenna w przemyśle, mająca zastosowanie m.in. w produkcji ogniw paliwowych oraz w wielu procesach produkcyjnych.
„Zintegrowane odzyskiwanie i konwersja CO2 o niskim stężeniu to kluczowy krok w kierunku neutralności węglowej” – podkreślają autorzy publikacji naukowej, która ukazała się w „ACS Energy Letters”.
Wydajna dekarbonizacja u samego źródła emisji
Testy przeprowadzone przez inżynierów z Korei Południowej wykazały, że nowa elektroda dyfuzyjna gazu (ang. gas diffusion electrode – GDE), modyfikowana porowatym węglem grafitowym (ONC), funkcjonalizowanym tlenem i azotem, deklasuje dotychczasowe rozwiązania. W warunkach laboratoryjnych, przy dostarczeniu jej czystego gazu osiągnęła wydajność o 40 proc. wyższą niż w przypadku istniejących elektrod do konwersji CO2.
„Poniżej 15 proc. stężenia gazu CO2 (bez O2) GDE modyfikowana przez ONC osiągnęła stopień konwersji CO2 do kwasu mrówkowego wynoszący 250 μmol/h·cm2, 2,5 raza wyższy niż w przypadku czystego GDE, z wydajnością Faradaya rzędu 98 proc. Nawet w spalinach zawierających 8 proc. O2 zmodyfikowana GDE osiągnęła produkcję kwasu mrówkowego na poziomie 22 μmol/h·cm2 (8% FE) przy −1,4 VRHE” – wyjaśniają szczegóły techniczne autorzy badania.
Prawdziwy przełom nastąpił jednak podczas prób z symulowanymi spalinami o składzie typowym dla przemysłu. Podczas gdy konwencjonalne elektrody niemal całkowicie traciły sprawność w takich warunkach, GDE stabilnie generował znaczne ilości kwasu mrówkowego. System radzi sobie nawet przy bardzo niskich stężeniach gazu, odpowiadających tym występującym w zwykłym powietrzu atmosferycznym (ok. 0,04%).
Eksperci z Koreańskiego Instytutu Technologii Energetycznych (KENTECH) podkreślają, że ich praca otwiera drzwi do praktycznego zastosowania wychwytu dwutlenku węgla już bezpośrednio w zakładach przemysłowych, umożliwiając dekarbonizację praktycznie na wstępnym etapie.
Co dalej? Zademonstrowana konstrukcja jest na tyle elastyczna, że w przyszłości podobne projekty mogą zostać zaadaptowane do neutralizacji innych szkodliwych substancji, w tym metanu. To odkrycie przybliża wizję świata, w którym zanieczyszczenia zamiast trafiać do atmosfery, stają się cennym surowcem energetycznym.
Źródło: Donglai Pan, Jaeyeon Yang, Devthade Vidyasagar et al. Integrated Capture and Conversion of Dilute CO2 Using an Oxygen Tolerant Porous Carbon Modified Gas Diffusion Electrode, ACS Energy Letters (2026). DOI: 10.1021/acsenergylett.5c03504