IITの研究者がCO2をプロパンに変換する電解装置を開発

イリノイ工科大学 (IIT) の研究者らは、ペンシルバニア大学およびイリノイ大学シカゴ校の同僚と協力して、拡張性と経済性の両方を備えた方法で二酸化炭素をプロパンに変換できる電解装置を開発しました。 この作品に関する論文が掲載されています

プロパンは、燃料として広く使用されている三炭素 (C3) アルカンです。 CO2 電極触媒の最近の進歩にも関わらず、CO2 から直接 C3+ 分子を生成することは、反応障壁が高く、C1、C2、および H2 生成物に対する競合反応があるため、困難です。

今回我々は、陰イオン交換イオノマーでコーティングされた1-エチル-3-メチルイミダゾリウム官能化Mo3Pナノ粒子で構成され、電流密度-395 mA cm-2、ファラデー効率91%でCO2からプロパンを生成する触​​媒システムを報告する。電解槽内で 100 時間にわたって可逆水素電極に対して -0.8 V。

私たちの特性評価と密度汎関数理論の計算は、イミダゾリウム官能基化が表面の Mo 原子の電極触媒特性を改善し、Mo サイト上の炭素ベースの中間体の吸着エネルギーを増加させることによってプロパンへの経路を促進することを示唆しています。 我々の結果は、長期試験中にイオノマーコーティング層が Mo3P ナノ粒子のイミダゾリウム官能基化表面を安定化する上で重要な役割を果たすことを示しています。

新しい触媒を使用して二酸化炭素をプロパンに変換する電解装置の図。 出典: IIT

触媒の動作をより深く理解するために、チームは実験的手法と計算的手法を組み合わせて採用しました。 このアプローチにより、触媒の反応活性、選択性、安定性に影響を与える重要な要素が明らかになりました。

この技術の商業的な実現可能性を高める際立った特徴は、フロー電解槽の実装です。 この設計により、プロパンの連続生産が可能になり、従来のバッチ処理法の落とし穴を回避できます。

リソース

Esmaeilirad、M.、Jiang、Z.、Harzandi、AM 他。 「電極触媒による CO2 のプロパンへの還元のためのアイオノマー コーティングを備えたイミダゾリウム官能基化 Mo3P ナノ粒子。」 Nat Energy の文書: 10.1038/s41560-023-01314-8

投稿日: 2023 年 8 月 19 日 カテゴリー: 炭素回収および変換 (CCC)、燃料、LPG、市場の背景 | パーマリンク | コメント (15)