Rökgaser släpps ut från hushållsugnar, eldstäder och till och med industrianläggningar, och de transporterar förorenande koldioxid (CO2) ut i atmosfären.
För att bidra till att minska dessa utsläpp har forskare som rapporterar i ACS Energy Letters utformat en specialelektrod som fångar upp koldioxid i luften och omvandlar den direkt till ett användbart kemiskt material som kallas myrsyra. Systemet presterade bättre än befintliga elektroder i tester med simulerade rökgaser och vid omgivande CO2-koncentrationer.
”Detta arbete visar att koldioxidavskiljning och omvandling inte behöver behandlas som separata steg. Genom att integrera båda funktionerna i en enda elektrod visar vi en enklare väg för CO2-användning under realistiska gasförhållanden”, förklarar Wonyong Choi, en av studiens författare.
Utmaningar med koldioxidavskiljning och omvandling
Att avskilja koldioxid från luften borde vara relativt enkelt – trots allt gör växter det hela tiden. Men att omvandla gasen till något användbart är svårt, och det är ett avgörande steg för att säkerställa att metoder för koldioxidavskiljning implementeras i stor skala. I industriella utsläpp som rökgas är koldioxid ofta utspädd bland andra gaser som kväve och syre. Befintliga omvandlingsmetoder kräver dock högkoncentrerad koldioxid som redan är separerad från andra gaser för att fungera effektivt.
Donglai Pan, Myoung Hwan Oh, Wonyong Choi och deras kollegor ville därför utforma ett system för koldioxidavskiljning och omvandling som fungerade under förhållanden som motsvarade verkliga rökgaser och som kunde omvandla även små mängder avskild koldioxid till en användbar produkt.
Hur den nya elektroden fungerar
Teamet konstruerade en elektrod som låter gas diffundera in, fångar upp och omvandlar den luftburna koldioxiden. Elektroden består av tre lager: ett specialiserat koldioxidupptagningsmaterial, gasgenomsläppligt kolpapper och katalytiskt tenn(IV)oxid. Denna konstruktion omvandlade koldioxid direkt till myrsyra, ett värdefullt utgångsmaterial för en rad kemiska tillämpningar, inklusive bränsleceller.
Prestanda och framtida tillämpningar
I tester med ren CO2-gas var den nya elektroden cirka 40 % effektivare än andra befintliga koldioxidomvandlande elektroder under jämförbara laboratorieförhållanden. Ännu viktigare är att den i tester med en simulerad rökgas innehållande 15 % CO2, 8 % syre och 77 % kväve fortsatte att producera en betydande mängd myrsyra, medan de andra systemen producerade en försumbar mängd.
Slutligen fångade det nya elektrodsystemet upp CO2 i koncentrationer som liknar de nuvarande atmosfäriska nivåerna, vilket visar att det är användbart för drift under omgivande luftförhållanden. Forskarna säger att detta arbete erbjuder en lovande strategi för att integrera CO2-upptagning i praktiska industriella tillämpningar, och de hoppas att det kan leda till liknande system för att fånga upp andra växthusgaser som metan.
Mer information: ”Integrated Capture and Conversion of Dilute CO2 Using an Oxygen Tolerant Porous Carbon Modified Gas Diffusion Electrode”, ACS Energy Letters (2026). DOI: 10.1021/acsenergylett.5c03504