研究旨在通过电力将温室气体转化为有价值的产品

凯斯西储大学的研究人员正在开发将废物转化为燃料和其他产品的方法，使用节能且由可再生资源提供动力的工艺。

更具体地说，他们即将解决利用电力将二氧化碳 (CO 2 )(一种主要温室气体)转化为有价值的化学品的挑战。

CO 2可以是制造日用化学品和燃料的有用原材料。但产生必要反应的过程并不容易，因为它需要高压、高温和特殊材料。

凯斯工程学院化学工程教授布尔库·古尔坎 (Burcu Gurkan) 表示：“我们的现代社会迫切需要能够从废物甚至空气中捕获 CO 2并在良好条件下将其转化为产品的技术。” “二氧化碳的电化学转化是一个已有 150 多年历史的未解决问题。”

到目前为止，研究主要集中在开发催化剂材料和了解水基电解质中的能源密集型CO 2转化反应。然而，挑战依然存在，因为水基系统吸收 CO 2的能力有限。此外，该过程还包括不需要的副反应，例如氢气排放。

但在今年秋天发表在欧洲期刊Angewandte Chemie上的一项研究中，凯斯西储研究小组证明，他们开发的离子液体可以在电化学过程中有效捕获和转化 CO 2 。

离子液体是在 100°C 以下熔化的盐。古尔坎小组开发的产品在室温下是液体。这些离子液体的独特之处还在于它们具有高CO 2捕获能力并保持电化学稳定性。结果，该团队实现了所需的电化学过程。

古尔坎说：“我们的方法侧重于离子液体电解质，由于离子液体设计的灵活性，可以进一步调整动力学效应，从而改变热力学和产物分布。”

这项研究由 Gurkan 小组的博士生 Oguz Kagan Coskun 领导，结合了光谱和电分析技术，揭示了离子液体在铜电极表面激活 CO 2还原反应所需的基本机制。

该小组报告称，驱动反应所需的能量更少，并指出这可能会产生多种工业相关产品，而不会产生传统电解过程中不需要的副产物。

此外，该报告还解释了影响有效利用CO 2的反应环境特性的关键因素。这些附加信息有助于更深入地了解反应环境，特别是关于非常规电解质。

该团队计划进一步检查各个反应步骤，为后续的电解质设计提供信息。最终目标：更好地控制反应中的化学物质并推进 CO 2回收的电化学方法。