Chất xúc tác ion lỏng giúp biến khí thải thành nhiên liệu

Nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Illinois đã thành công trong khắc phục một trở ngại lớn của công nghệ đầy hứa hẹn làm giảm CO2 trong khí quyển đồng thời sản xuất ra nhiên liệu. Giáo sư kỹ thuật hóa học và sinh học của Đại học Illinois, Paul Kenis và nhóm nghiên cứu của ông cùng các nhà nghiên cứu thuộc một công ty mới thành lập Dioxide Materials đã tạo ra một chất xúc tác giúp cải thiện quá trình quang hợp nhân tạo . Kết quả nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Science. Quang...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chất xúc tác ion lỏng giúp biến khí thải thành nhiên liệuChất xúc tác ion lỏng giúp biến khí thải thành nhiên liệuNhóm nghiên cứu thuộc Đại học Illinois đã thành công trong khắc phục mộttrở ngại lớn của công nghệ đầy hứa hẹn làm giảm CO2 trong khí quyển đồngthời sản xuất ra nhiên liệu.Giáo sư kỹ thuật hóa học và sinh học của Đại học Illinois, Paul Kenis vànhóm nghiên cứu của ông cùng các nhà nghiên cứu thuộc một công ty mớithành lập Dioxide Materials đã tạo ra một chất xúc tác giúp cải thiện quátrình quang hợp nhân tạo . Kết quả nghiên cứu được công bố trên Tạp chíScience.Quang hợp nhân tạo là quá trình chuyển đổi khí CO2 thành các chất hóa họccó thành phần cacbon hữu dụng. Hầu hết nhiên liệu và các chất khác đềuthường được chiết xuất từ dầu mỏ để thay thế cho quá trình chiết rút cáchợp chất này từ sinh khối.Ở thực vật, quá trình quang hợp sử dụng năng lượng mặt trời để chuyển hóaCO2 và nước thành đường và các hydrocacbon khác. Nhiên liệu sinh họcđược tinh chế từ đường được chiết xuất từ những cây trồng như cây ngô.Tuy nhiên, trong quá trình quang hợp nhân tạo, pin điện hóa sử dụng nănglượng từ một bộ thu ánh sáng mặt trời hoặc từ một tuabin gió để chuyển hóaCO2 thành nhiên liệu cacbon đơn giản như axit fomic hoặc metanol, nhữngchất sẽ được tinh chế tiếp thành etanol và các loại nhiên liệu khác.Sự cải tiến quan trọng ở đây là phương thức này không cạnh tranh với nguồncung lương thực và chi phí để truyền điện rẻ hơn nhiều so với chi phí vậnchuyển sinh khối tới một nhà máy lọc dầu.Tuy nhiên, một trở ngại lớn khiến quang hợp nhân tạo không thể trở thànhphương pháp chính là bước đầu để sản xuất nhiên liệu, biến CO2 thành COtốn quá nhiều năng lượng. Phản ứng đầu tiên này đòi hỏi nhiều năng lượnghơn năng lượng được sản xuất ra và lưu trữ.Nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Illinois đã sử dụng một phương pháp tiếpcận mới, dùng chất dung dịch ion làm xúc tác cho phản ứng, giúp giảm đángkể năng lượng để điều khiển quy trình. Dung dịch ion giúp ổn định các khâutrung gian trong phản ứng, vì vậy cần ít điện năng hơn để hoàn thành quátrình chuyển hóa.Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một pin điện hóa làm thiết bị phản ứng dòngchảy, tách CO2 đầu vào và O2đầu ra từ dung dịch xúc tác điện phân với cáccực khuếch tán khí. Thiết kế của pin cho phép các nhà nghiên cứu điều chỉnhthành phần của dòng điện phân bằng cách bổ sung thêm dung dịch ion nhưmột chất đồng xúc tác để cải thiện pha động học của phản ứng.Phương thức mới làm giảm hiện tượng vượt áp khi giảm mạnh CO2 nên cầnđiện áp thấp hơn, tương đương với việc sử dụng ít năng lượng hơn.Tiếp theo, các nhà khoa học hy vọng sẽ giải quyết được vấn đề về công suất.Để công nghệ mới trở nên hữu dụng đối với các ứng dụng thương mại, cầnlàm tăng tốc độ phản ứng và tối đa hóa sự chuyển hóa.Sẽ cần nhiều thí nghiệm hơn nữa, nhưng thí nghiên cứu này đã đem đến mộtbước tiến dài trong việc làm giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạchđồng thời giảm phát thải CO2.