Инновационный катализатор для преобразования CO₂
Ученые МИЭМ НИУ ВШЭ в коллаборации с китайскими коллегами разработали уникальный катализатор, ускоряющий превращение углекислого газа в муравьиную кислоту. Благодаря углеродному покрытию устройство сохраняет стабильность в кислой среде даже при минимальных концентрациях калия, что ранее считалось невозможным. Это открытие снижает затраты на переработку CO₂ и открывает новые возможности для создания экологичного топлива.
Проблемы традиционных методов
Электрохимическое восстановление CO₂ позволяет получать ценные химические соединения, такие как муравьиная кислота, используемую в качестве топлива или сырья. Однако процесс сопровождается выделением водорода, снижающим эффективность. Традиционные методы требуют высоких концентраций калия, что приводит к образованию осадков и удорожанию технологии. Использование кислой среды, в свою очередь, быстро выводит из строя катализаторы.
Решение от ученых МИЭМ НИУ ВШЭ
Исследовательская группа предложила революционный подход на основе оксида индия (In₂O₃) с углеродным покрытием. Компьютерное моделирование, проведенное в МИЭМ, показало: защитный слой не только предотвращает разрушение катализатора, но и создает электрическое поле, удерживающее ионы калия. Это позволило отказаться от избытка реагента и избежать побочных реакций.
Результаты экспериментальных испытаний
В ходе экспериментов катализатор продемонстрировал рекордную стабильность — более 100 часов активной работы в агрессивной кислой среде. Эффективность преобразования CO₂ в муравьиную кислоту достигла 98,9%, что подтвердило правильность теоретических расчетов. «Наш подход упрощает систему и повышает ее экономичность», — подчеркивает доцент МИЭМ НИУ ВШЭ Лю Дунюй.
Роль углеродного покрытия
Дополнительные тесты доказали ключевую роль защитного слоя. Без углеродной оболочки оксид индия быстро терял функциональность, превращаясь в металлическую форму. Это подтвердило, что покрытие не только стабилизирует катализатор, но и усиливает его производительность.
Перспективы промышленного внедрения
Новая технология исключает необходимость сложной очистки от осадков и сокращает расход калия, что упрощает масштабирование. «Мы приблизили электрохимическое восстановление CO₂ к реальному производству», — отмечает профессор МИЭМ НИУ ВШЭ Андрей Васенко. Метод открывает путь к созданию экологичных производственных циклов и расширению сфер применения переработанного углекислого газа.
Источник фото: ru.123rf.com
Источник: scientificrussia.ru
