Нанокристаллическая медь превратит СО в топливо

Ряд электрохимических катализаторов могут восстанавливать углекислый газ до моноксида углерода, но тот нельзя назвать хорошим топливом – у газообразного СО низкая плотность энергии, а также он отличается высокой токсичностью. Дальнейшее восстановление моноксида углерода до жидких топлив, таких как спирты, однако, представляет собой более сложный процесс. Был разработан уже целый ряд каталитических процессов, с помощью которых можно получать спирты из моноксида углерода и водорода, однако недостатком этих процессов является то, что в промышленности водород получают переработкой ископаемых топлив.

Электрохимическое восстановление моноксида углерода до спиртов с использованием лишь воды в качестве источника водорода является ключевой целью для специалистов по химии топлива. Эта реакция катализируется медью, так что, принципиально – все, что нужно для ее осуществления это электрод из меди. Однако на практике большая часть водорода, который образуется при электрохимическом разложении воды, скорее выделяется в виде газа, не восстанавливая угарный газ.

Мэттью Канан (Matthew Kanan) с коллегами из Стэнфорда и Национальной Лаборатории Лоуренса Беркли сравнили результаты, полученные с помощью стандартных электродов из медной фольги с результатами, полученными с помощью электродов из нанокристаллической меди. Исследователи изучили как коммерчески доступные электроды из наночастиц, которые были получены быстрым испарением меди и последующим охлаждением ее паров с образованием наночастиц, так и электроды собственного изготовления, которые они получали, окисляя медную фольгу и восстанавливая оксид до меди.

Как при применении стандартного электрода из медной фольги, так и при применении коммерческих медных электродов из наночастиц на восстановление моноксида углерода затрачивалось лишь 5% от электрохимически сгенерированного водорода. Электроды полученные восстановлением оксида, напротив, приводил к 50% использованию водорода, который восстанавливал СО в смесь этанола, уксусной кислоты, этилена и пропанола.

Исследователи предполагают, что полученные непосредственно ими электроды обеспечивают такой высокий результат благодаря границам между отдельными наночастицами, входящими в состав электрода – на таких границах могут формироваться соединения, которые не могут быть устойчивы на обычной поверхности частицы. В настоящее время исследователи планируют построить карты этих границ между наночастицами с атомным разрешением в надежде, что такая информация поможет химикам-теоретикам определить, в какие конкретно реакции вступает моноксид углерода на этих границах.

Источник: Chemport.ru