“Năng lượng cần thiết để khử CO2 bằng phản ứng điện hóa có thể thu
thập từ các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, cho phép
những quá trình hoàn toàn xanh, không gây ô nhiễm không khí. "
Phản ứng khử nghĩa là một trong những nguyên tử tham gia nhận thêm
một hoặc nhiều electron. Trong quá trình khử carbon dioxide bằng điện
hóa, những chất xúc tác nano kim loại cho thấy có khả khử CO2 thành một
sản phẩm carbon có lựa chọn cụ thể.
Kiểm soát cấu trúc nano có ý nghĩa quan trọng trong cơ chế phản ứng
và tối ưu hóa hiệu suất chất xúc tác nano để có được các sản phẩm cụ thể
như carbon monoxide, axit formic hoặc metan, rất quan trọng trong những
quy trình sản xuất và sản phẩm hóa học khác nhau.
Feng cho biết: “Nhưng do trong quá trình điện hóa có nhiều loại phản
ứng xảy ra, tạo thành nhiều sản phẩm khác nhau, các phản ứng khử carbon
dioxide trước đây có độ chọn lọc và hiệu suất rất thấp”.
Ông nói: "Các chất xúc tác điện phải thúc đẩy phản ứng với độ chọn
lọc cao để thu được một sản phẩm nhất định như carbon monoxide trong
nghiên cứu. Mặc dù có nhiều công trình nghiên cứu trong lĩnh vực này,
nhưng không có tiến bộ đáng kể."
Feng và các cộng tác viên trong nghiên cứu thử nghiệm một cách mới.
Nhóm nhà khoa học đã sử dụng niken phthalocyanin (NiPc) như một chất xúc
tác điện thiết kế phân tử, cho thấy cho thấy hiệu quả điện hóa vượt
trội với mật độ dòng điện cao chuyển hóa CO2 thành cacbon monoxit trong
thiết bị điện cực khuếch tán khí, hoạt động ổn định kéo dài trong 40
giờ.
"Để hiểu cơ chế phản ứng của chất xúc tác, nhóm khoa học quốc tế tại
OSU sử dụng phương pháp quang phổ hấp thụ tia X theo dõi sự thay đổi của
chất xúc tác trong quá trình phản ứng, xác định vai trò của chất xúc
tác trong phản ứng điện hóa".
Feng nói. “Công trình nghiên cứu hợp tác này cho thấy, chất xúc tác
có hiệu suất cao trong quy trình phản ứng điện hóa khử CO2 thân thiện
môi trường. Thành quả này làm rõ được cơ chế phản ứng chất xúc tác mà
nhóm khoa học phát triển có thể định hướng phát triển trong tương lai
những thiết bị chuyển hóa năng lượng khi chúng ta đang nỗ lực hướng tới
một nền kinh tế không có dioxide carbon. "
Công trình nghiên cứu được Quỹ Khoa học Quốc gia, Bộ Năng lượng,
Phòng thí nghiệm Xúc tác Trọng điểm tỉnh Quảng Đông, Đại học Bang
Oregon, Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia Trung Quốc và Phòng thí nghiệm
hỗn hợp Quảng Đông-Hồng Kông-Macao về Vật liệu và Thiết bị Năng lượng
Quang tử-Nhiệt-Điện tài trợ.
Ngoài các nhà khoa họcMaoyu Wang và Marcos Lucero của OSU, tham gia
nghiên cứu còn có các nhà khoa học từ Đại học Yale, Đại học Northwestern
và Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne. Đồng tác giả nghiên cứu còn có
Yang-Gang Wang và Yongye Liang thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Nam
Phương thuộc ở Thẩm Khuyến.