تحويل ثاني أكسيد الكربون بالطرق الكهروكيميائية طريقة واعدة.. تطوير أنظمة طاقة أكثر استدامة

مع تزايد إلحاح تأثيرات تغير المناخ، أصبحت الحاجة إلى احتجاز الكربون واستغلاله بشكل فعال بالغة الأهمية.

ومن بين الاستراتيجيات المختلفة، يوفر تحويل ثاني أكسيد الكربون بالطرق الكهروكيميائية طريقة واعدة لتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى وقود أو مواد كيميائية مفيدة في درجات الحرارة المحيطة.

ومع ذلك، غالبًا ما تكافح الأساليب الحالية مع ضعف الانتقائية والمنافسة من تفاعلات تطور الهيدروجين، مما يحد من كفاءتها.

يتطلب التغلب على هذه التحديات تطوير محفزات جديدة يمكنها تحسين عملية التحويل بشكل كبير، مما يجعل هذا المجال مجالًا بالغ الأهمية للبحث.

تسلط دراسة أجراها باحثون من المركز الدولي لأبحاث الطاقة المتجددة بجامعة شيان جياوتونغ، ونشرت في مجلة eScience ، الضوء على تطوير محفز غير متجانس قائم على الإنديوم (أي In/ In2O3 ) يعزز إنتاج الفورمات من خلال التأثير التآزري لجزيئات الأكسجين والشواغر.

تحويل ثاني أكسيد الكربون بالطرق الكهروكيميائية

ومن خلال تحسين كل من كفاءة وانتقائية التفاعل، تمثل الدراسة خطوة مهمة إلى الأمام في مجال الاختزال الكهربي لثاني أكسيد الكربون .

قام فريق البحث بتصميم محفز الوصلة غير المتجانسة In/In 2 O 3 بمستويات متفاوتة من أنواع الأكسجين والشواغر، وهي عوامل حاسمة في تحسين الأداء.

وباستخدام مطيافية رامان المعززة بالسطح في الموقع (SERS)، أكد الفريق أن المحفز يتبع مسار COOH، والذي كان انتقائيًا للغاية لإنتاج الفورمات.

تحويل ثاني أكسيد الكربون بالطرق الكهروكيميائية

إمكانات المحفز فيالتطبيقات المستقبلية

كشفت النماذج النظرية أن حاجز الطاقة لتكوين COOH انخفض بشكل ملحوظ في وجود شواغر الأكسجين، محققًا انتقائية فورمات تزيد عن 90%.

عند تشغيله بالطاقة الكهروضوئية، وصل النظام إلى كفاءة تحويل الطاقة الشمسية إلى وقود بنسبة 10.11%، متفوقًا على التقنيات السابقة.

وتؤكد هذه الكفاءة العالية على إمكانات المحفز في التطبيقات المستقبلية في أنظمة الطاقة المتجددة، وخاصة في الحد من ثاني أكسيد الكربون بالطرق الكهروكيميائية .

صرح البروفيسور ليجين جو، عضو الأكاديمية الصينية للعلوم والباحث الرئيسي، قائلاً: “يُظهر بحثنا تقدمًا حاسمًا في تكنولوجيا تقليل ثاني أكسيد الكربون، لقد أدى التآزر بين أنواع الأكسجين والشواغر في محفزنا الجديد إلى زيادة كبيرة في كل من الانتقائية والكفاءة، وهذا يمهد الطريق للتطبيقات العملية في تحويل الطاقة المستدامة”.

تحويل ثاني أكسيد الكربون بالطرق الكهروكيميائية

تطوير أنظمة طاقة أكثراستدامة

إن التطبيقات المحتملة لهذا البحث واسعة النطاق، وخاصة في قطاع الطاقة المتجددة.

إن القدرة على تحويل ثاني أكسيد الكربون بكفاءة إلى فورمات يمكن أن تؤدي إلى تطوير أنظمة طاقة أكثر استدامة، مما يقلل الاعتماد على الوقود الأحفوري.

بالإضافة إلى ذلك، يشير استخدام الطاقة الشمسية لدفع التفاعل إلى أن هذه التكنولوجيا يمكن أن تتكامل بسلاسة مع البنىة التحتية المتجددة الحالية، مما يوفر مستقبلًا واعدًا لمبادرات إعادة تدوير الكربون.

تحويل ثاني أكسيد الكربون بالطرق الكهروكيميائية