Исследователи ИИТ разработали электролизер, преобразующий CO2 в пропан

Исследователи из Технологического института Иллинойса (IIT) совместно с коллегами из Университета Пенсильвании и Университета Иллинойса в Чикаго разработали электролизер, способный преобразовывать углекислый газ в пропан масштабируемым и экономически выгодным способом. Статья о работе опубликована в

Пропан — это триуглеродный (C3) алкан, широко используемый в качестве топлива. Несмотря на недавние достижения в электрокатализе CO2, производство молекул C3+ непосредственно из CO2 является сложной задачей из-за высоких реакционных барьеров и конкурирующих реакций с продуктами C1, C2 и H2.

Здесь мы сообщаем о каталитической системе, состоящей из наночастиц Mo3P, функционализированных 1-этил-3-метилимидазолием, покрытых анионообменным иономером, которая производит пропан из CO2 с плотностью тока -395 мА см-2 и фарадеевской эффективностью 91% при -0,8 В по сравнению с обратимым водородным электродом в течение 100 часов в электролизере.

Наши расчеты по характеристикам и теории функционала плотности показывают, что функционализация имидазолия улучшает электрокаталитические свойства атомов Мо на поверхности и способствует пути к пропану за счет увеличения энергии адсорбции промежуточных продуктов на основе углерода на центрах Мо. Наши результаты показывают, что слой иономерного покрытия играет решающую роль в стабилизации функционализированной имидазолием поверхности наночастиц Mo3P во время долгосрочных испытаний.

Иллюстрация электролизера, в котором используется новый катализатор для преобразования углекислого газа в пропан. Источник: ИИТ

Чтобы обеспечить глубокое понимание работы катализатора, команда использовала комбинацию экспериментальных и вычислительных методов. Этот подход выявил важнейшие элементы, влияющие на реакционную активность, селективность и стабильность катализатора.

Отличительной особенностью этой технологии, обеспечивающей ее коммерческую жизнеспособность, является использование проточного электролизера. Эта конструкция обеспечивает непрерывное производство пропана, обходя недостатки более традиционных методов периодической обработки.

Ресурсы

Эсмайлирад М., Цзян З., Харзанди А.М. и др. «Наночастицы Mo3P, функционализированные имидазолием, с иономерным покрытием для электрокаталитического восстановления CO2 до пропана». Nat Energy doi: 10.1038/s41560-023-01314-8

Опубликовано 19 августа 2023 г. в разделах «Улавливание и конверсия углерода» (CCC), «Топливо, сжиженный нефтяной газ», «История рынка» | Постоянная ссылка | Комментарии (15)